Schubbodentechnik: Möglichkeiten und Anwendungen [1. Aufl.] 9783658315023, 9783658315030

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Winfrid Rauch

Schubbodentechnik Möglichkeiten und Anwendungen

Schubbodentechnik

Winfrid Rauch

Schubbodentechnik Möglichkeiten und Anwendungen

Winfrid Rauch Green Solutions GERDES AG Meckenheim, Deutschland

ISBN 978-3-658-31502-3 ISBN 978-3-658-31503-0 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen - und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Lektorat: Thomas Zipsner Springer Vieweg ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH und ist ein Teil von Springer Nature. Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Str. 46, 65189 Wiesbaden, Germany

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Vorwort

Springer Vieweg Verlag und der Autor dieses Fachbuchs stellen im Frühjahr 2018 fest, dass es weder ein deutsch- noch ein englischsprachiges Fachbuch zu dieser Fördertechnik gibt, obwohl die Patente bis in die 1970er Jahre zurückreichen. In diesem Sinne wird eine Lücke gefüllt. Dieses Handbuch beschreibt die Technikparameter, die dazu führen, dass ein Logistikunternehmen, ein Bauherr oder ein Ingenieurbüro lieber einen Schubboden als eine alternative Technik einsetzen wird. Folglich müssen auch die verschiedenen mobilen bzw. stationären Anwendungen erklärt werden, um die technische Abwägung im Stil eines Benchmarking zu verstehen. Technische Alternativen zur Schubboden-Technik werden deshalb je nach Anwendung vorgestellt. Der rote Faden dieses Handbuchs sind die Eigenschaften der Schubboden-Technik, die auf das jeweilige Anwendungs-Pflichtenheft bezogen werden. Zunächst beschreibe ich meinen persönlichen Zugang zu der Schubboden-Technik, ihre Funktionsweise und Veranschaulichungen von stationären Anwendungen in Recyclingtechnik und Landwirtschaft (1. Kapitel). Am Beispiel der Markteinführung der Schubboden-Technik als LKW-Entladungstechnik ab den 1970er Jahren wird im I. Teil des Buchs (2.–4. Kapitel), dargestellt, welche Forderungen des logistischen Pflichtenhefts die Schubböden besser als die technischen Alternnativen erfüllen und welche nicht. Im II. Teil (5.–13. Kapitel) werden alle grundsätzlichen Funktionen, Baugruppen und Auslegungsparameter der Schubboden-Förderer vorgestellt. Auch werden zusätzliche Merkmale der Schubboden-Technik diskutiert, die Möglichkeiten zu Sonderanwendungen geben. Danach anschließend versuchen wir, den Schubboden als Schüttgut-Pufferlager (III. Teil, 14.–18. Kapitel) zu verstehen. Eine Exkursion in die Stückgut-Förderung (IV. Teil, 19.–21. Kapitel), in der der Schubboden relativ selten eingesetzt wird, rundet die Vorstellung der Einsatzgebiete ab. Am Ende des Buchs (V. Teil, 22.–25. Kapitel) werden Life-Cycle-Fragen wie Produktion, Wartung, Reparatur und Anschaffungskosten behandelt. Ich wünsche Ihnen eine anregende und hilfreiche Lektüre. Besançon/Frankreich, im April 2020

Winfrid Rauch

Danksagung Ich möchte den Schubboden-Herstellern und Ingenieurbüros danken, die mir Fotos, Zeichnungen und Detailkenntnis sehr freundlich zur Verfügung gestellt haben. Großer Dank geht an meinen Partner und Kollegen Grégory Soupe, der alle Maschinenzeichnungen dieses Fachbuchs gemacht hat und ohne den der heutige, modulare Schubboden-Trockner der Fa. Gerdes GreenSolutions nicht denkbar wäre. Auch danken möchte ich meinem langjährigen Kollegen bei der Fa. MaB, Sébastien Mandelli, der alle Leidensstationen der F&E-Arbeit von angepassten Schubboden-Lösungen in stationären Recyclingtechnik-Anwendungen mit mir durchlitten hat. Nicht zuletzt danke ich Agnès und unseren Kindern, die den zu allen Unzeiten schreibenden Ehemann und Vater klaglos als Teil ihres Lebens akzeptiert haben.

VII

Inhaltsverzeichnis Vorwort ........................................................................................................................................... Danksagung ...................................................................................................................................

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1

Warum Schubböden? .......................................................................................................... 1.1 Persönliches Vorwort: Abfall-Förderung ...................................................................... 1.2 Begriffliche Klärung: Schubboden ............................................................................... 1.3 Wie funktioniert ein Schubboden? ............................................................................... 1.4 Ideale Lösung für die Landwirtschaft ...........................................................................

1 1 2 3 4

Teil I: LKW-Entladungstechnik ...................................................................................................

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Pflichtenheft der LKW-Entladungstechnik ........................................................................ 2.1 Grob- oder feinkörnig? ................................................................................................. 2.2 Leicht oder schwer? .................................................................................................... 2.3 Feucht/dreckig oder trocken/sauber? .......................................................................... 2.4 Schnell? ....................................................................................................................... 2.5 Zuverlässig? ................................................................................................................ 2.6 Mobil oder stationär? ...................................................................................................

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3

LKW-Schubböden ................................................................................................................ 3.1 Risiken der Markteinführung ........................................................................................ 3.2 Eignung nach Pflichtenheft .......................................................................................... 3.3 Grenzwerte der Maschinenauslegung .........................................................................

9 9 10 12

4

Alternativen zu LKW-Schubböden ..................................................................................... 4.1 Band-, Kratz- und Kettengurtförderer .......................................................................... 4.2 Horizontalverdichter ..................................................................................................... 4.3 Vertikalzylinder/Kipper ................................................................................................. 4.4 Container-Transporter ................................................................................................. 4.5 Paletten-Fördereinheit .................................................................................................

13 13 15 16 17 18

Teil II: Eigenschaften der Schubboden-Technik .......................................................................

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5

19 19 21 23 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

Funktionaler Aufbau eines Schubbodens ......................................................................... 5.1 Funktionsaufbau des Schubbodens ............................................................................ 5.2 Schubbohlen ................................................................................................................ 5.3 Dichtungssystem ......................................................................................................... 5.4 Zylindergruppe ............................................................................................................. 5.5 Kraftübertragungstraverse ........................................................................................... 5.6 Rahmenkonstruktion und Querträger .......................................................................... 5.7 Längsträger und Unterbau ........................................................................................... 5.8 Verstärkung des Unterbaus ......................................................................................... 5.9 Gleitelemente .............................................................................................................. 5.10 Unbewegter Nebenraum ............................................................................................. 5.11 Seitenwände ................................................................................................................ 5.12 Rückraum .................................................................................................................... 5.13 Auslassbereich ............................................................................................................

VIII

Inhaltsverzeichnis

6

Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast ........................................................................... 6.1 Belastungsfall der Bohlen ............................................................................................ 6.2 Punktlast ...................................................................................................................... 6.3 Längslast ..................................................................................................................... 6.4 Querlast .......................................................................................................................

35 35 35 38 40

7

Krafteinführung .................................................................................................................... 7.1 Krafteinführung in mobilen Anwendungen ................................................................... 7.2 Krafteinführungsarten in stationären Anwendungen ................................................... 7.3 Krafteinführungsorte in stationären Anwendungen .....................................................

41 41 43 45

8

Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte ........................................................................... 8.1 Masse .......................................................................................................................... 8.2 Flächenlast .................................................................................................................. 8.3 Streckenlast ................................................................................................................. 8.4 Zug- und Druckkräfte des gesamten Schubbodens .................................................... 8.5 Zug- und Druckkräfte einer einzelnen Bohle ............................................................... 8.6 Zug- und Druckkräfte in einem Hydraulikzylinder ........................................................ 8.7 Hydraulische Kraft ....................................................................................................... 8.8 Kraft der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ............................................................. 8.9 Wahl des Hydraulikzylinders .......................................................................................

46 46 46 47 47 47 48 49 50 51

9

Fördergeschwindigkeit und -steuerung ............................................................................ 9.1 Minimale Zykluszeit bei Maximalgeschwindigkeit ........................................................ 9.2 Einstellung des Durchsatzes ....................................................................................... 9.3 Produktbewegung ........................................................................................................ 9.4 Förderbewegungssteuerung ........................................................................................ 9.5 Richtungsumkehr .........................................................................................................

52 52 53 53 53 55

10

Bohlenbreite, Korngröße, Selbstreinigung ....................................................................... 10.1 Bohlenbreite und Korngröße ....................................................................................... 10.2 Korngröße, Selbstreinigungseffekt und Reinigungshilfe ..............................................

56 56 58

11

Unzureichende oder fehlende Dichtung ............................................................................ 11.1 Durchsatz und Druckabfall an definierten Öffnungen .................................................. 11.2 Drainage und Sieb für Feinstoffe ................................................................................. 11.3 Schubboden-Trockner .................................................................................................

60 60 61 62

12

Produktkräfte am Schubboden .......................................................................................... 12.1 Haft-, Reib- und Scherkräfte in Fördereinrichtungen ................................................... 12.2 Produkttyp und Produkthaufen .................................................................................... 12.3 Gleitreibung bei horizontaler Vorwärtsbewegung ........................................................ 12.4 Gleitreibung bei horizontaler Rückwärtsbewegung ..................................................... 12.5 Scherkräfte in Übergangsbereichen ............................................................................ 12.6 Scherkräfte bei partieller Bewegung ............................................................................ 12.7 Reibungskräfte bei Steigung ....................................................................................... 12.8 Reibungskräfte bei Maschinenneigung mit Förderhilfe ................................................ 12.9 Reibungskräfte bei negativer Neigung ........................................................................

64 64 65 66 68 70 71 72 74 75

13

Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten ...................................................................... 13.1 Aufbauvariante: funktionaler Sektor ............................................................................. 13.2 Aufbauvariante: paralleles Schubboden-Modul ........................................................... 13.3 Kopf-an-Kopf-Anordnung ............................................................................................. 13.4 Aufbauvariante: serielles Schubboden-Modul ............................................................. 13.5 Beschickung in zwei Richtungen ................................................................................. 13.6 Kaskaden-Aufstellung .................................................................................................. 13.7 Vertikaler Schubboden ................................................................................................ 13.8 Horizontaler Höhenbegrenzer („Sandwich“) ................................................................ 13.9 Vertikaler Höhenbegrenzer („Käsereibe“) ....................................................................

77 77 78 79 79 81 81 82 82 83

Inhaltsverzeichnis

IX

Teil III: Schüttgut-Pufferlager ......................................................................................................

85

14

Pflichtenheft für Schüttgut-Pufferlager ............................................................................. 14.1 Container- und containerloses Lager bei der Anlieferung ........................................... 14.2 Nacht- und Wochenend-Prozesspufferlager ............................................................... 14.3 Chargen-/Los-Lager bzw. prozessbedingtes Lager ..................................................... 14.4 Pufferlager vor Auslieferung ........................................................................................ 14.5 Förderoberfläche und notwendige Einbaufläche ......................................................... 14.6 Notwendige Einbauhöhe ............................................................................................. 14.7 Flächenlast .................................................................................................................. 14.8 Variation der Fördergeschwindigkeit ........................................................................... 14.9 Antriebsart ................................................................................................................... 14.10 Zusammenfassung ......................................................................................................

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15

Stationäre Schubböden ...................................................................................................... 15.1 Eignung der Schüttgut-Schubboden-Bunkersysteme .................................................. 15.2 Auslegungsgrenzen für stationäre Schubböden .......................................................... 15.3 Wahl verschiedener Schubboden-Bunkersysteme ......................................................

90 90 91 92

16

Produktbedingte Sekundäreffekte ..................................................................................... 16.1 Abrasion ...................................................................................................................... 16.2 Dichtungsverschleiß .................................................................................................... 16.3 Brückenbildung und Verstopfungsrisiko ...................................................................... 16.4 Haufenkräfte, Produktlawine und Produktzunge ......................................................... 16.5 Wickler und Verhaker .................................................................................................. 16.6 Oxidation .....................................................................................................................

93 93 93 94 94 95 95

17

Prozess-Schnittstellen ........................................................................................................ 17.1 Schnittstelle zu vorangegangenen Aggregaten ........................................................... 17.2 Schnittstelle zu nachfolgenden Aggregaten ................................................................ 17.2.1 Position des nachfolgenden Förderbands ..................................................... 17.2.2 Variante ohne freien Abwurf .......................................................................... 17.2.3 Variante durch freie Abwurfkante .................................................................. 17.2.4 Positionswahl des Auslaufendes ................................................................... 17.3 Beschreibung nachfolgender Aggregate ..................................................................... 17.3.1 Schichtbegrenzer und Dosiereinrichtungen .................................................. 17.3.2 Sack- und Ballenaufreißer ............................................................................. 17.3.3 Ein- und Mehrwellen-Zerkleinerer ................................................................. 17.3.4 Archimedes-Schnecken als Dosierer ............................................................ 17.3.5 Vertikal-Mischer oder Mischkegel ................................................................. 17.3.6 Vertikaler Kratzförderer-Austrag ....................................................................

96 96 96 96 97 98 100 103 103 107 108 108 109 109

18

Alternativen zu stationären Schubböden .......................................................................... 18.1 Direktbeladung mit Radlader ....................................................................................... 18.2 Schubstangenförderer/Rechen/Leiterboden ................................................................ 18.3 Klauenförderer „Vario“ ................................................................................................. 18.4 Bandförderer ................................................................................................................ 18.5 Kratz- und Kettengurtförderer ...................................................................................... 18.6 Plattenbandförderer ..................................................................................................... 18.7 Vibrierrinne .................................................................................................................. 18.8 Schubschild-Förderer oder „Abschieber“ .....................................................................

110 110 111 113 114 115 116 117 118

X

Inhaltsverzeichnis

Teil IV: Stückgut-Fördertechnik ..................................................................................................

119

19

Pflichtenheft für Stückgut-Fördertechnik .......................................................................... 19.1 Nenngrößen für die Förderung von Stückgütern ......................................................... 19.2 Konstruktionseigenschaften von Stückgut-Förderern ..................................................

119 119 121

20

Schubboden als Stückgut-Förderer ................................................................................... 20.1 Eignung ....................................................................................................................... 20.2 Förderung von großen, schweren Stückgütern ........................................................... 20.3 Förderung von kleinen Stückgütern .............................................................................

122 122 124 125

21

Alternativen zum Schubboden ........................................................................................... 21.1 Ketten-Tischförderer .................................................................................................... 21.2 Rollen-Tischförderer .................................................................................................... 21.3 Kugel-Tischförderer .....................................................................................................

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Teil V: Produktion, Wartung, Reparatur, Kosten ......................................................................

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Produktionsaspekte ............................................................................................................ 22.1 Aluminiumserienproduktion ......................................................................................... 22.2 Stahleinzelproduktion .................................................................................................. 22.3 Stahlserienproduktion .................................................................................................. 22.4 Zusammenbau: die Hochzeit des Schubbodens .........................................................

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Wartung ................................................................................................................................ 23.1 Wartung durch den Bediener: Tagespflege ................................................................. 23.2 Wartungsdienst: Wochen- und Monatsdienst .............................................................. 23.3 Jahreswartung .............................................................................................................

136 136 137 138

24

Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile ................................................................................... 24.1 Pannenbeschreibung ................................................................................................... 24.2 Symptomanalyse ......................................................................................................... 24.3 Konstruktions- und Fertigungsfehler ............................................................................ 24.4 Baugruppen und Ersatzteile ........................................................................................

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25

Kostenfaktoren .................................................................................................................... 25.1 CAPEX nach Funktionen ............................................................................................. 25.2 OPEX-Kostenfaktoren ................................................................................................. 25.3 Jahresanzahl der Hydraulikzyklen ............................................................................... 25.4 Life-Cycle-Kosten und Benutzungszeit ........................................................................

148 148 150 151 152

Quellennachweis ............................................................................................................................ Verzeichnis der verwendeten Tabellen .......................................................................................... Verzeichnis der Abbildungen (chronologisch) ................................................................................ Verzeichnis der Bildquellen (alphabetisch) .................................................................................... Glossar der Schubboden-Bauteile ................................................................................................. Sachwortverzeichnis ......................................................................................................................

155 161 162 167 172 177

1

1

Warum Schubböden?

1.1

Persönliches Vorwort: Abfall-Förderung

Wir befinden uns im Jahr 2002, und ich beobachte in der Abladehalle der Sortieranlage des Zweckverbands Semmaris (Parisien, 2000), wie LKW Lebensmittelabfälle abschütten. Die Semmaris organisiert in der Markthallenstadt Rungis im Süden von Paris Frankreichs größten Frischmarkt. Obst, Gemüse, Blumen, Fisch und Fleisch werden hier zentral für das ganze Land umgeschlagen. In Frankreich gibt es ein geflügelten Ausspruch, den man auch schon mal an der Küste in einem guten Fischrestaurant sagen darf: „Ist dieser Fisch gestern hier nebenan gefangen worden oder war er heute morgen noch in Rungis?“ Rungis hat den Ruf, frischere Ware zu liefern als in der jeweiligen Region. Deshalb fallen hier auch viele abgelaufene und leicht verdorbene Lebensmittel an. Im Sortierzentrum des Zweckverbands Semmaris werden diese Lebensmittel von den Logistikabfällen wie Palettenholz, Kartons, Styroporbehälter und Plastikfolien getrennt. Diese Logistik-und Verpackungsabfälle sind also vermischt mit organischen Abfällen wie unverkauftem Obst, verfaultem Gemüse, altem Fleisch und verdorbenem Fisch. Beim Abladen herrscht Lärm, es stinkt, es wird Staub aufgewirbelt und der Hallenboden ist verdreckt. Dem Personal ist aus hygienischen und sicherheitstechnischen Gründen nicht gestattet, diese Abladebreich zu betreten. Ein stationärer Kran nimmt Paletten und andere große Störstoffe und entfernt sie aus dem Abfallberg. Dann sehe ich, dass zusätzlich zu dem Kran die Halle mit einem Schubboden oder einem Schiebeboden (Wikipedia, 2020) bestückt ist, der das Material kontinuierlich dem Grubenband zufördert. Dieser Schubboden ist in den Hallenboden ebenerdig eingelassen. Er ist aus Stahl und muss dem Staub, dem Dreck und den beim Abladen sehr hohen Punktlasten widerstehen. Die glatten Schubbohlen laufen oberhalb des Grubenbands wie Orgelpfeifen aus und verteilen so das Material gleichmäßig auf die Breite des im rechten Winkel dazu angeordneten Förderers im Betonboden. Der Schubboden wurde 2002 installiert von der Firma BRT, heute Eggersmann BRT Hartner (Eggersmann, 2019). Mich fasziniert, wie das Material kontinuierlich in die Grube hinabfällt. Die Stahlbohlen funktionieren fast geräuschlos und fördern sehr unterschiedliches Material: vollständige Paletten, große Folien, verdorbene, aufgeplatzte Tomaten, leichte Styroporkästen, in denen noch unverkaufter Fisch liegt. Ja, diese Technik begeistert mich: Wie von Geisterhand bewegt schiebt sich der Produkthaufen nach vorne und bricht regelmäßig zum Grubenband hin ab (STAS, 2018). Die Technik ist einfach. Es gibt keinerlei Schubstangen, Kratz-Einrichtungen, Presskolben oder sonstige Förderhilfe, die sich im Materialfluss befinden müssten. Gerade in der Abfallwirtschaft ist das sehr wichtig, weil auf diese Weise Verstopfer oder Brückenbildungen vermieden werden. Auch die strikte Trennung zwischen Materialfluss und Motorisierung der Fördereinrichtung gefällt mir gut: Die Hydraulikzylinder und die Kraftübertragungstraversen befinden sich außerhalb des Materialflusses. Der Schubboden wird durch eine Labyrinthdichtung mit Kantblechen abgedichtet. Gerade in der Abfallwirtschaft muss die Dichtheit der Fördereinrichtungen garantiert werden, um aus hygienischen Gründen eine Umweltverschmutzung auszuschließen.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_1

2

1.2

1 Warum Schubböden?

Begriffliche Klärung: Schubboden

Dieses Fachbuch handelt von Schubböden, deren Struktur sich aus Schubbohlen zusammensetzt, die unter einem Produkthaufen liegen, von Hydraulikzylinder angetrieben werden und durch einen besonderen Bewegungszyklus den Produkthaufen nach vorne schieben. Diese Förderbewegung wird dadurch charakterisiert, dass alle Schubbohlen gemeinsam synchron nach vorne geschoben werden und danach einzelne Schubbohlen nacheinander zurückgezogen werden (Keith Walking Floor, 2020). Der Produkthaufen verbleibt dabei in der vorderen Position. Eine begriffliche Klärung erscheint sinnvoll, weil in der Literatur der Begriff „Schubboden“ in verschiedenen Zusammenhängen verwendet wird. Zunächst wird die Schwestertechnik genannt, mit der die Schubboden-Technik oft verwechselt wird:

Schubboden als Schubstangenförderer, Rechen- oder Leiterboden In der Tat benutzt auch Wikipedia den Begriff „Schubboden“ für die Schubboden-Technik dieses Fachbuchs sowie im gleichen Artikel den gleichen Begriff für die Schubstangenförderer (Wikipedia, 2020): Siehe drittes Foto auf der rechten Seite, in dem „ein Schubboden eines Biomasseheizwerkes“, der ein Schubstangenförderer ist, abgebildet ist. In der Tat gab es die Rechen- oder die Leiterböden früher als die Schubböden und in mehr industriellen Anwendungen als die Schubböden, die bis in die 2000er Jahre nahezu exklusiv nur als LKW-Entladetechnik benutzt wurden.

Schubboden als Teil einer Zentrifuge Es gibt auch einen Schubboden in der Verfahrenstechnik, nämlich denjenigen, der in einer Schubzentrifuge auf einer Achse oszilliert und der auf diese Weise den Filterkuchen über die Trommellänge der Zentrifuge bis zur Trommelkante verschiebt und abwirft (Schubert, 2002). Jedoch hat auch dieser Schubboden nichts mit dem charakteristischen Bewegungsablauf der Fördereinrichtung „Schubboden“ zu tun.

Vorschub-Rost oder Treppen-Rost Im Brennkammern gibt es Roste, die mit einer Vorschubeinrichtung arbeiten. Dieser sogenannte Vorschub-Rost oder Treppen-Rost sieht einem Schubboden, der kaskadenförmig übereinandergebaut ist, ähnlich. Jedoch werden die Schubbohlen jeweils zusammen in einem Bewegungsschritt nach vorne bzw. hinten bewegt. Die Förderbewegung in der Brennkammer kommt durch die verschiedenen Etagen zustande, die im Bewegungsablauf entgegenlaufen (Guntamatic, 2020), (AE&E, 2020).

Schubboden, der „Walking floor“ In der Tat ist der Markenname „Walking floor“ (Keith, 2012), den Keith Foster eingeführt hat, die einzige Bezeichnung, mit der der Fachmann zweifelsfrei die Unterscheidung des Schubbodens zum Schubstangenförderer, Rechen- oder Leiterboden beschreiben kann. Es gibt noch andere Markennamen wie den des „Live Floors“, den die Fa. Hallco des Erfinders Ole Hallstrom (Hallco, 2019) angemeldet hat. Europas größter Schubboden-Hersteller trägt seinen Markennamen direkt im Firmenname „Cargo Floor“ (Cargo Floor, 2006). Es gibt aber auch andere eingetragene Markennamen, wie z. B. MovingFloor (Westeria, 2020), Multifloor (Belo Multifloor, 2020), Speed conveying floor (Huning Maschinenbau, 2019), Spirofloor (Spiro Floor, 2020). Aufgrund dieser begrifflichen Varianten befindet sich am Ende dieses Fachbuchs eine Auflistung der englischen Fachbegriffe für den Schubboden und für seine Baugruppen und der jeweiligen deutschen Übersetzungsmöglichkeiten.

1 Warum Schubböden?

1.3

3

Wie funktioniert ein Schubboden?

„Wie funktioniert das jetzt? Vibriert der Boden? Macht er eine Kreislaufbewegung?“ Der Messebesucher weiß nicht, wovon ich spreche. Ich stehe auf dem Messestand als Maschinen-Verkäufer und soll den Bewegungsablauf eines Schubbodens beschreiben. Ich nehme drei Werbe-Kugelschreiber und lege sie nebeneinander auf den Standtisch. Eine Visitenkarte wird quer über die Fläche, die von den drei Kulis gebildet wird, darübergelegt: „Wenn man jetzt die Visitenkarte als Materialberg annimmt und die drei Kugelschreiber den Schubboden darstellen, dann verstehen wir, dass der Materialberg durch die Bewegung des Schubbodens nach vorne bewegt wird.“ Ich schiebe die drei Kulis ein Stück nach vorne, und auf diese Weise wird die Visitenkarte natürlich in dieselbe Richtung mitbewegt: „Jetzt ziehe ich eine Schubbohle zurück.“ Ich ziehe einen Kuli zurück, während ich ich die beiden anderen Kulis in der vorgerückten Position festhalte: „Wir sehen, dass die Visitenkarte bzw. der Materialberg sich nicht bewegt hat.“ Jetzt ziehe ich auch den zweiten Kuli nach hinten. Die Visitenkarte bleibt wiederum in der vorderen Position liegen, weil der erste Kuli und der dritte Kuli sich nicht bewegen: „Dasselbe mache ich jetzt mit der dritten Schubboden-Bohle.“ Auch bei der Bewegung des dritten Kulis bleibt die Visitenkarte in der vorgerückten Position liegen: „Nun sind alle Schubbohlen in der hinteren Position wieder angekommen, und wir wiederholen denselben Bewegungszyklus.“

Abb. 1.1

Drei Kugelschreiber und eine Visitenkarte als Veranschaulichung eines Materialbergs auf drei Schubbohlen

Vor den Augen des interessierten Messebesuchers wandert die Visitenkarte (siehe Abb. 1.1) wieder ein Stück nach vorne. Ich ziehe die Kulis nacheinander zurück. Die Visitenkarte bleibt in der vorgerückten Posiion liegen. Ein Lächeln geht über das Gesicht des Messebesuchers: „Ja, jetzt kann ich mir das vorstellen.“ Diesen Vorführungstrick habe ich jahrelang an potenziellen Kunden ausprobiert. Was ich nicht wusste, war, dass schon Keith Foster die gleiche Veranschaulichung ein paar Jahrzehnte vor mir benutzte (Timber Processing, 1993). Ole Hallstrom (United States of America Patentnr. 4,143,460, 1979) und Keith Foster (United States of America Patentnr. 4,679,686, 1981) waren nicht nur die Erfinder der verschiedenen patentfähigen Aspekte der Schubboden-Technik. Sie waren auch – aus meiner Sicht – geniale Maschinenbauer und bis heute Konkurrenten, beide aus demselben U.S.-amerikanischen Bundesstaat Oregon. Ihre beiden Firmen HALLCO Industries und Keith Manufacturing Co gibt es noch heute und sind immer noch Innovatoren im Bereich der Schubboden-Technik. In den 1970er, 1980er und 1990er Jahren erfanden sie eine intelligente Technik, wie ein LKW schnell und einfach entladen werden kann. Diese Erfindung war auf dem Gebiet des Speditionswesens und der Agrar- und Holzwirtschaft ein Meilenstein. Seitdem sind Schubböden in Tausenden von LKWs (Hilgers, 2016) und anderen logistischen und industriellen Anwendungen eingebaut worden. Auch viele stationäre Anwendungen sind dazu gekommen. Speziell im Bereich der jungen Technologien wie die Recyclingtechnik oder die Biomassenbehandlung spielt der stationäre Schubboden mittlerweile eine herausragende Rolle.

4

1.4

1 Warum Schubböden?

Ideale Lösung für die Landwirtschaft

Herr De Baat in den Niederlanden (siehe Abb. 1.2) hatte in den 1980er Jahren eine ähnliche Idee: Um den Torfabbau zu rationalisieren, brauchte er eine LKW-Entladungstechnik, die kontinuierlich und störungsfrei den Torf am Bestimmungsort entladen konnte. Auch in diesem Fall ging es um organisches feuchtes und schwer zu transportierendes Material. Die Antwort zu seinem Logistik-Problem fand er in den USA bei Ole Hallstrom und Keith Foster. Später übernahm die Fa. Cargo Floor Herrn De Baats Idee und entwickelte selbst Produktverbesserungen weiter, z. B. siehe (US Patentnr. 7,320,395, 2007).

Abb. 1.2 a)

Schubboden-Trailer bei DeBaat BV (Fotos: Cargo Floor, 2019)

b) Abladung von Torf

Ich selbst habe einen besonderen Zugang zu der Schubboden-Technik gefunden, als ein Kunde bemerkte, dass ein spezifischer Trockner in dem Anwendungsbereich der Mirabellenkern-Trocknung fehlte. So bauten wir 2013 den ersten Drei-Etagen-Schubboden-Trockner, um die Mirabellenkerne (siehe Abb. 1.3a), die aus einem Reinigungsprozess herauskommen, für eine Weiterverarbeitung vorzubereiten. Auf diesen drei Trocknungs-Etagen werden die Mirabellenkerne getrocknet und jeweils beim Abwurf von einer Etage auf die nächste gemischt und so homogenisiert. Die trockenen Kerne werden zur Gewinnung von natürlichen Ölen gepresst und können in der Kosmetikindustrie genutzt werden (MaB, 2013).

Abb. 1.3 a)

Mirabellenkerntrockner: Auslass (Foto: Fa. MaB SARL, 2013)

b) Drei-Etagen-Schubboden-Trockner (Foto: Gerdes AG, 2019)

Wie beim Torftransport handelt es sich hier um stark abrasives Material, das feucht ist und in verschiedenen Korngrößen vorliegen kann. Oft hängen die feuchten Kerne als Klumpen zusammen. Ein traditioneller Trockner hätte damit Schwierigkeiten und könnte blockieren. Die Schubboden-Technik, besonders als Mehr-Etagen-Technik (siehe Abb. 1.3b) ausgeführt, kann hier eine Lösung für diesen Anwendungsfall darstellen. Diese Beispiele sollen zeigen, dass Entscheider diese Schubbodentechnik für sich entdecken und für ihren jeweiligen Anwendungsfall für sehr effizient halten. Diese Beispiele können auch ein Fingerzeig sein, warum die LKW-Schubboden-Technik in einer ländlichen Region, wie dem Bundesstaat Oregon in den USA, und nicht von einem Automobilhersteller in Detroit oder Stuttgart erfunden worden ist. Bei der Schubboden-Technik handelt es sich um eine anwendungsspezifische Technologie, die eigentlich relativ hohe Fertigungskosten beinhaltet, die aber in der jeweiligen Anwendung durchaus diese hohen Kosten durch bessere Leistungsdaten rechtfertigen kann. Aber was ist die Schubboden-Technik genau? Was ist das Besondere an der Funktionsweise eines Schubbodens?

5

Teil I: LKW-Entladungstechnik 2

Pflichtenheft der LKW-Entladungstechnik

Die Erfindung und die Markteinführung von Schubböden in die LKW-Entladetechnik ereignet sich nicht im Versuchshof eines großen LKW-Herstellers in Detroit oder Stuttgart, sondern durch Einzelleistungen in der Landwirtschaft (siehe Abb. 2.1) in einem entlegenen US-Bundesstaat. Warum wurde der Schubboden von Logistikspezialisten der Agrar- und Holzwirtschaft erfunden? Oregon ist ein U.S.-amerikanischer Bundesstaat, dessen Wirtschaft auf natürliche Ressourcen aufbaut (Oregon Gov, 2019). Also hat die Ressourcenwirtschaft verbunden mit den damit zusammenhängenden Logistikaufgaben sicher dazu beigetragen, dass wirtschaftlich interessante Lösungen zum Durchbruch kamen. Noch heute beschreibt der Schubboden-Auflieger-Hersteller STAS die Recyclingund Agrarindustrie mit dem „Transport in großen Mengen (Transport von unverpackten Gütern wie Hausmüll, Holz oder Biomasse)“ (STAS, 2020) als wichtiges Einsatzgebiet der Schubboden-Technik. Deshalb wird hier am Beispiel der Holz- und Maisprodukte sowie von drei Abfalltypen das Pflichtenheft an die LKW-Entladungstechnik dargestellt.

Abb. 2.1

Schubboden-Trailer in der Landwirtschaft (Foto: Keith Manufacturing Company, 2019)

Warum findet die Erfindung und Markteroberung in den 1970er und 80er Jahren statt und nicht früher oder später? In der Tat findet seit Ende des Zweiten Weltkriegs eine Mechanisierung und Automatisierung der Agrartechnik statt, die bis heute anhält. Am Beispiel der Mais-Landwirtschaft seien in diesem Zusammenhang verschiedene Maschinenlösungen genannt, die die Erntearbeiten von Menschenhand ersetzen und von der Mechanisierung und Industrialisierung der Landwirtschaft Zeugnis geben:    

Mähdrescher zum Ernten der Maispflanzen sowie zum Trennen des Maiskolbens vom Maisstroh, Maisrebler zum Entkörnen der Maiskolben, Maishäcksler zur Produktion von Maissilage, Maistrockner zur beschleunigten Trocknung von Maiskörnern.

Ähnliche Marktneuerungen könnte man in der Holz- oder Abfallwirtschaft darstellen, die im Weiteren ebenfalls als Referenzbranchen genannt werden sollen. Parallel dazu werden in der Logistikbranche der Nachkriegszeit die „Heugabel“ und der einfache Anhänger ersetzt durch:    

Hochleistungstraktor, Radlader mit angepassten Schaufeln, Kipper- und Container-Lösungen, Sattelauflieger statt traditionnellem Anhänger.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_2

6

2 Pflichtenheft der LKW-Entladungstechnik

2.1

Grob- oder feinkörnig?

Ein LKW-Entladesystem sollte Grob- und Feingut auf gleiche Weise entladen können: Tab. 2.1

Korngröße und Dichte von beispielhaften Materialsorten Mittlere Länge [mm]

Mittlere Dichte 3 [kg/m ]

Maiskörner oder Maissilage (Wikipedia, 2019)

10

1.000

Maiskolben

200

500

2.000

100

Abfall Ersatzbrennstoffe (CEN, 2005)

50

250

Abfall Leichtverpackungen

200

100

Abfall Schwerer Hausmüll

500

450

2

350

Holz-Schnitzel P45 (ADEME, 2008)

45

250

Holz-Scheite (Biomasse Normandie, 2019)

500

600

Maisstroh

Holz-Sägemehl

Je nach Bearbeitungsart kann die Korngröße und die Materialdichte sehr unterschiedlich sein. Bei feinem Material ist auf Bodendichtheit des Pufferlagers zu achten. Auch muss sicher gestellt werden, dass der Stauraum vollständig entladen werden kann. Bei grobem Material sollte die benutzte Fördereinheit fähig sein, das Material kontinuierlich ohne Maschinenblockade oder -verstopfer zu befördern: Grobe Einzelstücke können zudem als Punktlast beim Beladen die Stauraumfläche übermäßig belasten und verbeulen. Auch werden bei Grobmaterial Sekundäreffekte (siehe auch Kap. 16 „Produktbedingte Sekundäreffekte“) bemerkbar, die beim Lagern, Fördern und Dosieren hinderlich sein können (Rauch W., 2016):   

Brückenbildung zwischen Bunkerwänden, Produktzunge aus dem Stauraum hinaus, Lawineneffekte des Materialbergs (siehe Abb. 2.2) zum Bunkerausgang hin.

Abb. 2.2

Lawineneffekt und Sägemehlstaub nach Schubboden-Transport (Knapen Trailers, 2019)

2 Pflichtenheft der LKW-Entladungstechnik

2.2

7

Leicht oder schwer?

Sehr schweres Material kann zu einer LKW-Überlast führen. Der rechtliche Grenzwert ist in Europa nach Richtlinie 42.000 kg bzw. 44.000 kg (EU, 2015). Das kann z. B. bei einem 13 m langem und 2 2,5 m breitem Stauraum zu einer Flächenlast von 1.350 kg/m führen. Das LKW-Abladesystem muss diese Flächenlast akzeptieren. In unseren Beispielen sind schwere Materialien die Maiskörner, schwerer Hausmüll oder Holzscheite. Schwere Einzelteile erzeugen beim Beladen auch erhebliche Punktlasten. Sehr leichtes Material muss aber auch im Stauraum untergebracht werden können. Wenn man im oben genannten Rechenbeispiel mit 2,5 m Stauhöhe rechnet, ist das maximale zur Verfügung stehen3 3 de Volumen 81 m . Mit den gegebenen, minimalen Materialdichten von 100 kg/m kann also in diesem Fall 8.100 kg Last geladen werden. Aus diesem Grund wird das zu transportierende Material oft gehäckselt oder verdichtet, damit sich das möglichst hohe Transportgewicht dem maximal zugelassenen Gewicht annähert. Diese Häckselung oder Verdichtung bietet sich z. B. für leichte Materialien wie Maisstroh, Holzschnitzel oder Leichtverpackungen an. Zudem neigt sehr leichtes Material zu Verstopfern und zu Brückenbildungen. Die Entladetechnik muss diese Risiken wenigstens abschwächen.

2.3

Feucht/dreckig oder trocken/sauber?

Der Feuchtegehalt eines Produkts hat erheblichen Einfluss auf die Fördermöglichkeiten. Je nach Korngröße bleibt das Material an der Förderoberfläche kleben oder verklumpt: Tab. 2.2

Korngröße und relative Feuchte von beispielhaften Materialsorten

Maiskörner nach Trocknung Maiskolben mit Naturfeuchte

Mittlere Länge [mm]

Feuchte [%]

10

15

200

30

2.000

25

Abfall Ersatzbrennstoffe nach Trocknung

50

10

Abfall Leichtverpackungen nach Trocknung

200

5

Abfall Schwerer Hausmüll ohne Trocknung

500

40

Holz-Sägemehl nach Trocknung

2

5

Holz-Schnitzel P45 nach Trocknung

45

15

Holz-Scheite mit Naturfeuchte

500

50

Maisstroh (ungehäckselt)

Die in der Tab. 2.2 angegebenen Feuchtegehalte können zu einer Verschmutzung des Stauraums führen. Besonders naturfeuchte Mais- oder Holzprodukte oder auch Hausmüll mit Organikanteil hinterlassen aufgrund der Feuchte schnell Schmutzspuren. Je nach Einsatzart muss demnach der Laderaum nach Benutzung gereinigt werden. Nur ein Transportsystem, das z. B. glatte Oberflächen hat und diese mit mittlerem Aufwand abwaschbar sind, kann als Mehrzweck-Technik bezeichnet werden. Der Feuchtegehalt kann zu einer Situation führen, in der Produkte nicht lagerfähig bzw. nur kurzfristig zwischenlagerbar sind. Naturfeuchtes Holz „stinkt“ bei langer, schecht belüfteter Lagerung. Schwerer Hausmüll darf aufgrund seines Organik- und Feuchtegehalts nicht lange gelagert werden, weil seine Keime ein Gesundheitsrisiko darstellen. Ähnliches gilt für Maiskörner, die bei einem Feuchtegehalt von 15 %, schnell keimen. Das verwendete System muss dicht sein, um gegen Umweltverschmutzung effizient zu sein.

8

2 Pflichtenheft der LKW-Entladungstechnik

2.4

Schnell?

Eine LKW-Abladetechnik muss auch in Bezug auf die Ab- bzw. Entladegeschwindigkeit beurteilt werden. Die Ernte z. B. für Maiskörner „indet in Deutschland „von Mitte September bis Mitte November“ (Focus, 2018) statt. Innerhalb von maximal acht Wochen wird also das Jahresergebnis erzeugt. Schon in den 1980er Jahren war Entladegeschwindigkeit ein entscheidendes Kriterium (Keith Manufacturing Company, 2019): „KEITH entwickelte den ersten schnell entladenden Schubboden, der einen 45-Fuss-Trailer in drei Minuten entleerte.“ Um also einen knapp 14 m langen Trailer zu entladen, brauchte KMC eine Geschwindigkeit von fast 5 m/min. Das ist auch noch heute eine sehr hoher Wert.

2.5

Zuverlässig?

Organische Produkte können kompostieren oder verfaulen. Je mehr Feuchte sie besitzen, desto schneller kann ein solcher Prozess beginnen. Maiskörner müssen z. B. innerhalb von 48 Stunden nach der Ernte unter 15 % Endfeuchtegehalt getrocknet werden. Wenn die LKW-Abladung und die nachfolgende Trocknung aus welchen Gründen auch immer über diesen Zeitraum verzögert werden, können die Maiskörner aus hygienischen Gründen nicht mehr verzehrt werden. Das würde den Totalverlust der Ernte bedeuten. Die LKW-Abladung muss also eine Zuverlässigkeit aufweisen, die konstruktiv begünstigt werden kann z. B. durch folgende Merkmale:    

modularer Aufbau, schnell verfügbare Standardbauteile, enge Fertigungstoleranzen, einfache Maschinenfunktionen, die vom LKW-Fahrer rasch überprüft werden können.

2.6

Mobil oder stationär?

Die Schubboden-Technik kann als Behälterentladungstechnik (siehe Abb. 2.3) verstanden werden.

Abb. 2.3

LKW-Abladungssystem mit Integration in nachfolgenden Prozess

Abb. 2.4

Pufferlager mit Entnahme durch Fördereinheit

In der Tat kann eine Fördereinheit innerhalb des Stauraums des LKWs wie die Fördereinheit eines Silos (siehe Abb. 2.4) betrachtet werden. Wenn der LKW-Ausladebereich genügend Abwurfhöhe ergibt, kann ein nachfolgendes Förderband angeschlossen werden. So wird der LKW-Stauraum in einen stationären Prozess eingebettet. Viele Schubboden-Trailer werden auf diese Weise als Pufferlager vor einem stationären Prozess benutzt.

3 LKW-Schubböden

3

9

LKW-Schubböden

Es ist sinnvoll, die Eignung der LKW-Schubböden unter verschiedenen Gesichtspunkten zu betrachten. Dazu gehören die Risiken der Markteinführung für Ole Hallstrom und Keith Foster in den 1970er Jahren, die Betrachtung der Eignung für die verschiedenen Pflichten, die im Kapitel 2 zusammengetragen wurden, sowie die Grenzen der Maschinenauslegung nach heutigem Stand der Technik.

3.1

Risiken der Markteinführung

In den 1970er Jahren sollten die LKW-Schubböden (siehe Abb. 3.1) demnach eine technisch effizientere Lösung als bestehende Entladetechniken werden.

Abb. 3.1

Historische LKW-Abladung (KeithWalkingFloor, 2018)

In der Tat erforderte es einen gewissen Erfindermut, eine Reihe von Aluminiumprofilen nebeneinanderzulegen, sie an Hydraulikzylinder anzuschließen und zu hoffen, dass der Bewegungsablauf funktioniert. Die technischen Risiken bei der Markteinführung kann man vielleicht mit folgenden Fragen beschreiben, die übrigens auch heute bei der Inbetriebnahme eines jeden Schubboden im begrenzten Sinne immer noch wichtig sind: 

 



Rentabilität: Würde das Schubboden-Konzept überhaupt eine für Kunden bezahlbare Maschinenlösung sein? Oder würden preiswerte Bandförderer oder einfache Kippsysteme weiterhin konkurrenzlos bleiben? Fertigungskosten: Würde eine Standardisierung der Technik und damit Serienproduktion für so unterschiedliche Anwendungen möglich sein? Bewegungsablauf: Kann man den Bewegungsablauf dank des Hyraulikdrucks regeln? Würde der Schubboden so synchron laufen, dass die Schubbohlen wirklich zeitgleich nach vorne kommen, auch wenn es vielleicht unterschiedliche Reibungssituationen an den verschiedenen Bohlen gibt? Dichtheit der Bohlen für Feinstoffe: Würden sich Feinstoffe unter die Bohlen legen und sie so hochheben?

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_3

10     

3 LKW-Schubböden Einsatz: Würde die Nutzung mit schweren und leichten, groben und feinkörnigen, trockenen und sehr feuchten Produkten möglich sein? Vertikalkräfte beim Bewegungsablauf: Würden die Schubbohlen durch die Vibrationen im Straßenverkehr aus den Führungen springen oder sich verkanten? Querkräfte: Laufen die Schubbohlen wirklich parallel, oder werden Querkräfte erzeugt? Lassen diese ungewollten Kräfte die Bohlen aneinanderreiben und sich gegeneinander blockieren? Reibung zwischen Schubbohlen durch Feinstoffe: Würde sich Material zwischen die Bohlen setzen und so den Schubboden festsetzen? Ersatzteile: Muss man die Schubbohlen wegen Abnutzung regelmäßig austauschen?

Die Wirklichkeit hat einen Teil dieser berechtigten Fragen überholt. Heute sind die angesprochenen technischen Risiken von den meisten Herstellern sicher beherrscht. 

       

Rentabilität: Für Standardanwendungen wurden in den letzten Jahrzehnten eine sehr attraktive Lösung mit Aluminiumschubbohlen gefunden. Für stationäre Sonderanwendungen wurden ganz andere Konzepte z. B. mit Stahlschubbohlen und speziellen Hydraulikzylinderanordnungen gefunden. Fertigungskosten: Für Standardanwendungen wurde eine Serienproduktion verwirklicht. Bewegungsablauf: Er kann durch den Hydrauliköldurchsatz und -druck geregbelt werden. Dichtheit der Bohlen für Feinstoffe: Für Standardanwendungen wurde das Problem gelöst. Für Sonderanwendungen wurden zum Teil patentierte Lösungen gefunden. Einsatz: Er ist heute für sehr viele Produkte in verschiedenen mobilen und stationären Anwendungen möglich. Vertikalkräfte beim Bewegungsablauf: Sie spielen letztendlich keine Rolle. Querkräfte: Sie sind technisch beherrschbar. Reibung zwischen Schubbohlen durch Feinstoffe: Sie wurde analyisert und je nach Anwendungsfall technisch gelöst. Ersatzteile: Nein. Das Gegenteil ist der Fall; Schubbohlen sind sehr wenig Verschleiß unterworfen. Nur im Auslassbereich am hinteren Ende des LKWs liegt (auch aufgrund des fehlenden freien Abwurfs) eine vorhersehbare Abnutzung vor, die aber durch eine Verstärkung, durch sogenannte „Bohlenschuhe“, begrenzt werden kann.

Die Vorteile der Schubboden-Technik werden jedoch deutlich, wenn in der folgenden Tabelle die einzelnen Pflichten der LKW-Entladung beschrieben werden.

3.2

Eignung nach Pflichtenheft

Das Pflichtenheft des vorhergehenden Kapitels, das auf die Schubboden-Technik und ihre Alternativen angewendet werden soll, wird in der folgenden Tabelle zusammengefasst: Tab. 3.1

Eigenschaften des Schubbodens in Bezug auf das Pflichtenheft der LKW-Entladung

Raumaufwand

Die Raumausnutzung durch einen Schubboden ist sehr gut. Seine Einbauhöhe ist gering. Die Bohlen können sehr flach gehalten werden. Dadurch ist das Nettovolumen fast so groß wie das Bruttovolumen. Bei dieser Bewertung bleibt die Beurteilung der notwendigen Einbauhöhe wegen der Zylindergruppe oder der Antriebsgruppe außen vor. Theoretisch kann die Zylindergruppe auch auf dem Schubboden hinter der Rückwand positioniert werden.

Energieaufwand

Durch die Zuhilfenahme des Reibeffekts auf den reibungsarmen Führungsschienen muss beim Schubboden nicht das ganze Gewicht äquivalent als Zug- bzw. Druckkraft aufgewendet werden, wie dies z. B. der Fall bei den Horizontalverdichtern ist. Das Gewicht wird zweimal wichtig, zunächst wenn die einzelnen Schubbohlen zurückgezogen werden und von unten am verbleibenden Produkthaufen reiben und dann, wenn die Bohlen den Produktberg auf den Gleitkämmen/Gleitschienen nach vorne tragen.

3 LKW-Schubböden Tab. 3.1

11

Fortsetzung

Grobstoffe

Auch grobe Stoffe können von einem Schubboden problemlos gefördert werden.

Feinstoffe

Feinstoffe werden im Stauraum staubdicht zur Fahrbahn gefördert. Deshalb eignet sich der Schubboden sowohl für den Stückgut- als auch SchüttgutTransport (Online-Wirtschaft, 2020).

Leichte Stoffe

Leichte Stoffe können zwischen den LKW-Wänden eine sogeannte „Brücke“ ausbilden. Das heißt, ihr Eigengewicht reicht nicht aus, um sie zu entladen. Sie bleiben zwischen den Wänden „hängen“ und können nicht entladen werden.

Schwere Stoffe

Schwere Stoffe können problemlos durch Schubböden gefördert werden. Für besonders schwere und abrasive Stoffe gibt es besonders widerstandsfähige Bohlen mit hohen Flächenträgheitsmomenten. In der Land- und Forstwirtschaft gibt es dazu zahlreiche Standardeinsatzfälle. Aber auch in der Recyclingtechnik, z. B. für den Transport von Schrott (Retralog, 2020), von schwerem Hausmüll oder von Sperrmüll gibt es Empfehlungen nach Stand der Technik (Umweltbundesamt, 2018).

Feuchte Stoffe

Die glatte Oberfläche der Schubböden verringert das Verschmutzungsrisiko und erleichtert die Reinigungsarbeiten. Die Abdichtung zur Seitenwand hin ist deshalb leichter als bei anderen Fördereinrichtungen, weil mechanisch nur jeweils eine Bohle betroffen ist. Ein mechanischer Hebeleffekt durch ein verklemmtes oder verstopftes Gut, so wie es mit einem Mitnehmer in einem Kettengurtförderer oder mit dem Pressschild im Horizontalverdichter möglich ist, ist beim Schubboden aufgrund der glatten Oberflächen und aufgrund des Fehlens von Förderelementen im Produktstrom (Mitnehmer, Schild) praktisch ausgeschlossen.

Schnelligkeit

Auch große LKWs, die mit der Schubboden-Technik ausgestattet werden, können innerhalb weniger Minuten entladen werden. Zum Abladen braucht der LKW keine zusätzliche Höhe (Schüttgut-Börse, 2020) zum Querstellen oder Aufklappen, was die Abladung vereinfacht und beschleunigt. Jedoch ist der Vertikalzylinder bzw. Kipper natürlich sehr viel schneller, wenn das Material das schnelle Entladen durch Schwerkrafteffekt zulässt. (Helmut Baldus GmbH, 2019)

Zuverlässigkeit

Der Kraftaufwand am Produkt erfolgt über die ganze Nutzbreite des Stauraums. Dadurch ist die örtliche Kraft jeweils relativ gering. Daher ist diese Technik auch sehr zuverlässig. Das dosierte Auslassen von Schüttgut funktioniert so gut, dass in einer Sonderausführung „Vom Bier zur Wurst“ (Verkehrsrundschau, 2012) Schüttgut, z. B. Bierbrauereireste, sofort in einem langen Sack („Wurst“) aufgefangen und gelagert werden können (Knapen Trailers, 2020). Jedoch gibt es die berechtigte Meinung, dass die Vielzahl der hydraulischen und mechanischen Teile zu einem komplexen System führen, das gegenüber einem technisch einfacheren System, z. B. ein Kipper, natürlich viel fehleranfälliger ist. (Helmut Baldus GmbH, 2019)

Stationäre Nutzung

Die Einbindung ist gut möglich, weil das Material kontinuierlich entladen wird. Wenn die Entnahme dosiert erfolgen soll, muss der Schubboden jedoch durch eine Dosiereinrichtung ergänzt werden.

12

3.3

3 LKW-Schubböden

Grenzwerte der Maschinenauslegung

Die Grenzwerte können dadurch herausgefunden werden, indem Maximalwerte hinterfragt werden. Es ist wichtig darzustellen, ob diese gesetzlicher oder technischer Natur sind. Tab. 3.2

Maximale Werte für LKW-Schubböden

Maximales Produktgewicht

Die Straßenverkehrsordnung (StVO) schreibt vor, welches Maximalgewicht ein LKW besitzen bzw. transportieren darf. Dieser Maximalwert ist kein technischer Maximalwert, sondern er beschreibt das Maximalgewicht, das eine Straßenstruktur gesetzlich ertragen kann. Es ist vorstellbar, dass spezielle Schubbohlen sehr viele höhere Gewichte tragen können.

Maximale Länge

Die geläufige LKW-Länge von 13 m für Schubböden kommt ebenfalls aus der Straßenverkehrsordnung (StVO). Es gibt eine Standlänge von 12 bzw. 15 m für Stahlprofile als Handelsware. Jedoch ist eine größere Länge keinesfalls ausgeschlossen. Bei sehr langen Schubböden stellt die Durchbiegung der Schubbohlen dank der Längsträger kein technisches Risiko da.

Maximale Breite

Die Straßenverkehrsordnung (StVO) schreibt ebenfalls die Breite von LKWs vor, die maximal 2,5 m sein darf. Oberhalb dieser Breite gelten Regeln für Sondertransporte. Auch hier liegt also keine technische Begrenzung vor. Je nach Nutzbreite ist die Anzahl der notwendigen Hydraulikzylinder anzupassen.

Maximales Puffervolumen

Die Abmaße werden also aufgrund der Gesetzesvorgaben für LKW3 Transporte festgelegt. Der Standard (L x B H = 13 m x 2,5 m x 3 = ca. 95 m ) beschreibt also eine gesetziche Vorgabe und keinen technischen Maximalwert.

Maximale Lagerhöhe

Die Faustregel „Schubboden-Höhe = Schubboden-Breite“ beschreibt eine Orientierung, mit der Brückenbildung und Verstopfern von verschiedenen Produktarten vermieden werden können. Ist die Höhe sehr viel größer als die Breite, besteht dieses Risiko.

Maximale Fördergeschwindigkeit

Die Fördergeschwindigkeit hängt vom Pumpendurchsatz und von der Zylindergröße sowie seinem Hub ab. Auch kann durch sogenannte „ZylinderBohlen“ eine quasi kontinuierliche und dadurch schnellere Vorschubgeschwindgkeit erzielt werden. Insofern gibt es keine einfache technische Grenzen für die Fördergeschwindigkeit.

Die Verlängerung von LKW-Trailer ist seit Jahren ein diskutiertes Thema bei Straßentransporten. Erweiterte Schubböden sind technisch möglich. Knapen Trailers schlägt z. B. einen 25 m langen Last3 zug vor. So würde das Gesamtgewicht mit ca. 100 m Volumen von 40 Tonnen (nach deutscher Stra3 ßenverkehrsordnung) auf 60 Tonnen mit ca. 150 m Lagervolumen (nach niederländischer Straßenverkehrsordnung, siehe Abb. 3.2) erhöht werden können (Knapen Trailers, 2020).

Abb. 3.2

25 m langer Lastzug (Foto: Fa. Knapen Trailers, 2020)

4 Alternativen zu LKW-Schubböden

4

13

Alternativen zu LKW-Schubböden

Der Schubboden wurde als sinnvolle Alternative zu Systemen eingeführt, die es schon in den 1970er Jahre gab. Auch heute muss der Schubboden-Trailer im Vergleich zu modernen Alternativen zeigen, worin seine Vorteile liegen. Zu diesem Zweck sollen hier Band-, Kratz- und Kettengurtförderer, Horizontalverdichter, Vertikalzylinder, Container-Transporter und Paletten-Fördereinheit vorgestellt werden. Dieser Überblick zeigt die Eignung in Bezug auf die vorher beschriebenen Anforderungen auf.

4.1

Band-, Kratz- und Kettengurtförderer

Vor Markteinführung von LKW-Schubböden waren Band-, Kratz- und Kettengurt-Förderer, die Teil des LKW-Stauraums sind, Stand der Technik. Doch diese herkömmlichen Förderer hatten geometrische, mechanische und logistische Nachteile: Tab. 4.1

Eigenschaften von Band-, Kratz- und Kettengurtförderer zur LKW-Entladung

Raumaufwand

Die Umlenkrollen eines Band-, Kratz- oder Kettengurtförderers sind meist höher als die Schubbohlen. Ein Kratzförderer ist deshalb z. B. meist höher gebaut als ein Schubboden nach Herstellerangabe mit ca. 20–30 cm mehr Einbauhöhe (Fliegl Agrartechnik, 2020). Bei diesem Vergleich werden die Zylinder, die beim Schubboden unterhalb oder hinter dem Schubboden installiert werden können, nicht berücksichtigt. Wenn z. B. ein herkömmlicher Getriebemotor, der nicht außen hervorstellen soll, für einen Band- oder Kettengurtförderer benutzt wird, kann zudem die zur Verfügung stehende Nutzbreite deutlich verringert werden.

Energieaufwand

Der Energieaufwand eines Bandförderers kann niedriger sein als der eines Schubbodens, aber der Schubboden kann idealerweise das Hydraulikaggregat des Sattelzugs mitbenutzen. Dies wäre auch möglich für einen klassischen Förderer, wenn ein Hydraulikdrehmotor verwendet wird.

Grobstoffe

Grobstoffe (siehe Maiskolben, schwerer Hausmüll oder Holzscheite) können sich in Mitnehmern eines Kratzförderers verklemmen bzw. eventuell bei einem Bandförderer besonders im Bereich zwischen Förderfläche und Seitendichtung zu Blockaden führen. Jedoch gelten auch auch Grobstoffe, wie z. B. Steine, als Schüttgut, das nach Herstellerangaben problemlos gefördert und abgeladen werden kann (Kel-Berg, 2017).

Feinstoffe

Feinstoffe können problemlos gefördert werden, müssen aber in Bezug auf Verschmutzungs- oder Verschleißverhalten beobachtet. Die Abladung von Pellets ist eine gelungene Anwendung für Kratz- oder Bandförderer (Walinga Bulk Feed Bodies & Belt Trailers, 2020).

Leichte Stoffe

Ähnlich wie beim Schubboden können leichte Stoffe eine Brücke zwischen den LKW-Wänden ausbilden und von der Förderbewegung unberührt werden. Durch Mitnehmer oder andere Kratzeinrichtungen kann die Brückenbildung zum Teil unterbunden werden.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_4

14

4 Alternativen zu LKW-Schubböden

Tab. 4.1

Fortsetzung

Schwere Stoffe

Der Band-, Kratz- bzw. Kettengurtförderer ist dafür ausgelegt worden. Die Variante des Plattenbandförderers ist hierzu ideal. Im Übergangsbereich zu den Seitenwänden müssen die Dichtleisten bzw. Dichtlippen auf ihre Effizienz regelmäßig überprüft werden. Geht die Dichtung kaputt, kann Material vom Stauraum nach außen treten. Verklemmt oder verstopft sich ein Material keilförmig zwischen Band und Seitenwand, kann das Band einreißen bzw. die betroffene Kette schneller verschleißen. Mechanisch gesehen, kann sich also durch diesen Keil oder Klemmer ein Hebeleffekt, die sich auf die ganze Bandbreite bzw. Nutzbreite auswirken kann, ausbilden.

Feuchte Stoffe

Der Band-, Kratz- bzw. Kettengurtförderer kann gut feuchte Stoffe fördern, muss aber eventuell danach gereinigt werden.

Schnelligkeit

Ein Kratz- bzw. Kettengurtförderer erreicht problemlos eine gute Entladegeschwindgkeit. Ein Bandförderer kann sogar deutlich schnellere Geschwindigkeiten erreichen als ein Schubboden.

Zuverlässigkeit

Der Bandförderer hat den Nachteil, dass sein Band immer gespannt und zentriert sein muss. Deshalb birgt eine Nutzbreite von 2 m und eine Länge von 12 m immer das Risiko, dass das Band dezentriert wird oder durch die hohe Flächenlast einreißt. Auch die Mitnehmer eines Kratzförderers oder eines Kettengurtförderers können bei einer Nutzbreite von 2 m verbogen werden. Mit Ausnahme der Grobstoffe können Kratz- bzw. Kettengurtförderer ebenso zuverlässig wie Schubböden sein. Getriebemotoren, Mitnehmer, Ketten und Umlenkrollen (Hallco Industries, 2020) können einen höheren Verschleiß aufzeigen als die Schubbohlen, die typischerweise nur Abnutzung im Entladebereich zeigen.

Stationäre Nutzung

Eine Einbettung der Fördereinrichtung des LKWs in den Prozess ist bei hinreichender Abwurfhöhe zu einem nachfolgenden Förderband ohne Probleme möglich. Durch die kontinuierliche Förderung kann der LKW mit seinem Bandförderer in ein stationäres System eingebunden werden.

Die technischen Einschränkungen des Nettobauraums, der Begrenzung des Flächendrucks für Bandförderer, der Verschmutzung und des Verschleißes waren die Gründe, warum in den 1970er Jahren die Schubboden-Technik den Vorzug bei allgemeinen Anwendungen gegenüber herkömmlicher Fördertechnik erhielt. Noch heute existieren spezifische LKW-Abladesysteme, in denen ein Band-, Kratz- oder Kettengurtförderer als beste verfügbare Technik eingebaut wird. Diese Systeme laufen meist einwandfrei für das jeweilige Anwendungspflichtenheft, besitzen aber im Allgemeinen keine allgemeingültigen Anwendungsmöglichkeiten.

4 Alternativen zu LKW-Schubböden

4.2

15

Horizontalverdichter

Es gbt mehrere Typen der Horizontalverdichter, solche mit horizontalen Hydraulikzylindern, ander mit Kettenzügen, die die Krafteinleitung bewerkstelligen. Tab. 4.2

Eigenschaften von Horizontalverdichtern zur LKW-Entladung

Raumaufwand

Bei dem Verdichtertyp, bei dem der Presskolben hinter dem Pressschild ist, geht ein Teil des Bruttostauraums für diese Hydraulikzylinder-Konstruktion verloren. Wird das Schild durch einen Kettenzug o.ä. gefahren, kann der nötige Raum für den Krafteintrag klein gehalten werden.

Energieaufwand

Bei einer Verdichtung durch große Hydraulikzylinder kann der Aufwand hoch sein. Wenn durch eine Kettenführung die notwendige Verdichtungskraft eingeleitet wird, kann der Aufwand niedriger sein.

Grobstoffe

Grobstoffe können durch eine Verdichtung raumeffizient transportert werden.

Feinstoffe

Feinstoffe sind meist schon verdichtet, hier macht ein solches Verdichtungssystem keinen Sinn.

Leichte Stoffe

Es ist Ziel, gneau diese Leichtstoffe zu verdichten, um sich dem legal möglichen LKW-Gesamtgewicht anzunähern.

Schwere Stoffe

Schwere Stoff müssen meist nicht für einen LKW-Transport verdichtet werden.

Feuchte Stoffe

Bei der Verdichtung ist das Risiko von der Verklebung von Material an der Verdichtungsfläche oder an der Fläche im Übergangsbereich zum Stauraum gegeben.

Schnelligkeit

Der Verdichtungsprozess nimmt meist muss vor dem Transport .eine gewisse Zeit in Anspruch und kann den Entladungsprozess verlängern, wenn das verdichtete Produkt gegen den überhöhten Druck auf die Seitenwände entladen wird.

Zuverlässigkeit

Jedes Verdichtungssystem funktioniert einwandfrei für bekannte Produkte und Beladungssituationen. Doch sowohl die Produkte, die sich in Bezug auf Zusammensetzung, Korngröße, Feuchte usw. ändern können, als auch die Verdichtungsbedingungen (LKW am Hang geparkt, heißes Wetter, Schnee oder Regen etc.) können die Verdichtung wesentlich beeinflussen.

Stationäre Nutzung

Ein Horizontalverdichter ist ein reines Abladesystem.

Der Horizontalverdichter kann mit einem Schubboden kombiniert werden. Dabei können nach Herstellerangaben eine höhere Verdichtung als in einem klassischen LKW-Schubboden erreicht werden (Fliegl Agrartechnik, 2020).

16

4.3

4 Alternativen zu LKW-Schubböden

Vertikalzylinder/Kipper

Eine effizientes Verfahren zur LKW-Entladung besteht darin, einen Container über einen Gelenkpunkt hochzustemmen (siehe Abb. 4.1 und 4.2) und so durch Schwerkraft schnell zu entleeren (Benalu, 2017).

Abb. 4.1

Vertikalzylinder-Entladung (MONTANSPED, 2018)

Abb. 4.2

Schwerkraft- Entladung mit Hakenlift-Container

Tab. 4.3

Eigenschaften von Vertikalzylindern zur LKW-Entladung

Raumaufwand

Das Abkippen erfordert eine entsprechende Hallenhöhe. Auch bei Nähe zu Stromleitungen mag es Sicherheitsrisiken geben. (Keith Walking Floor, 2020)

Energieaufwand

Der Energieaufwand ist relativ hoch. Aufgrund der großen Zylinderhöhe werden ein relativ großes Systemeigengewicht eingesetzt und zum Heben relativ viel Hydrauliköl benötigt. (Fliegl Agrartechnik, 2020)

Grobstoffe

Wenn die Grobstoffe trotz Schwerkraftprinzip eine Brücke zwischen den Container-Wänden ausbilden, muss nachgeholfen werden.

Feinstoffe

Feinstoffe lassen sich mit dem Schwerkraftprinzip gut abladen.

Leichte Stoffe

Wenn sehr leichte Stoffe trotz Schwerkraftprinzip eine Brücke zwischen den Container-Wänden ausbilden, muss per Hand ausgeladen werden.

Schwere Stoffe

Schwere Stoffe lassen sich mit dem Schwerkraftprinzip gut abladen.

Feuchte Stoffe

Wenn leichte, feuchte Stoffe trotz Schwerkraftprinzip eine Brücke zwischen den Container-Wänden ausbilden, muss per Hand ausgeladen werden.

Schnelligkeit

Funktioniert das Schwerkraftprinzip, ist diese Entladeart extrem schnell.

Zuverlässigkeit

Der Brückeneffekt oder das Festkleben feuchten Materials im Container können die Zuverlässigkeit dieses Prinzips einschränken. – Auch die Abladesituation kann durch Sicherheitskriterien beeinträchtigt werden. Bei starkem Wind oder bei unebenem oder instabilem Untergrund kann das Abladen per Vertikalkipper mit Risiken bhaftet sein. (Keith Walking Floor, 2020)

Stationäre Nutzung

Der Vertikalzylinder ist ein reines LKW-Ablade-System und kann nicht in einem stationären Prozess integriert werden.

Der Vertikalzylinder ist kein universell einsetzbares Entladesystem. Die Fa. Krampe Fahrzeugbau GmbH hat ein kombiniertes System mit Kipper und Schubboden präsentiert (Profi, 2018), um beide Ablade-Möglichkeiten gezielt einzusetzen.

4 Alternativen zu LKW-Schubböden

4.4

17

Container-Transporter

Schüttware kann auch durch verschiedene Container-Systeme mit LKWs transport werden:

Abb. 4.3

Hakenlift-Container hier: mit Schubboden (Keith Manufacturing , 2019)

Abb. 4.4

See-Container hier: mit Schubboden (Cargo Floor, 2019)

Es gibt mehrere Container-Ladesysteme (ohne Schubböden), darunter sind der standardisierte SeeContainer, der Ketten-Lader und der Hakenlift-Transporter zu nennen. Die Container sind nach oben offen oder geschlossen. Die „geschlossenen“ Container besitzen in den Stirnwänden Container-Türen bzw. Pressöffnungen. Container-Pressen können an solchen Pressöffnungen angeschlossen werden. Natürlich existiert auch die Variante, ein solches Container-System mit einem Schubboden auszurüsten (siehe Abb. 4.3 und 4.4). Jedoch wird die technische Alternative zum Schubboden-Trailer hier im Folgenden ohne integrierten Schubboden beleuchtet: Tab. 4.4

Eigenschaften von Containern zur LKW-Entladung

Raumaufwand

Das Eigengewicht des Containers, der vom Hakenlift geladen wird, verrringert die Größe des möglichen Zuladegewichts.

Energieaufwand

Der Hakenliftarm benötigt ein Hydrauliksystem, was jedoch im LKW integriert sein kann.

Grobstoffe

Grobstoffe können durch Contaienr sicher geladen werden.

Feinstoffe

Container sind ideal für Feinstoff-Transporte.

Leichte Stoffe

Leichte Stoffe können durch Container-Pressen effizient verpresst werden.

Schwere Stoffe

Container können schwere Stoffe effizient transportieren, besitzen aber durch ihr Container-Leergewicht einen Nachteil: sie können weniger Nettogewicht aufnehmen.

Feuchte Stoffe

Container helfen, feuchte Stoffe effizient zu transportieren und zu entladen. Etwaige Säuberungsarbeiten der Container können in Totzeit (Stillstandszeit) durchgeführt werden.

Schnelligkeit

Etwaige Entladungsarbeiten der Container können in Totzeit (Stillstandszeit) durchgeführt werden.

Zuverlässigkeit

Der „Brückeneffekt“(siehe Kapitel 14) zwischen den Container-Wänden kann die Anwendungsmöglichkeiten beschränken.

Stationäre Nutzung

Ein Container-System ist (mit oder ohne integrierten Schubboden) immer eine interessante, logistische Variante.

Die Container-Lösung bildet eine technische Lösung für Los-Aufgaben, indem der Container die Einheit des Loses wiedergibt. Durch die Standardisierung und teilweise sogar Stapelbarkeit der Container konnte eine industrielle Lösungsvariante gefunden werden. Die Container-Lösung repräsentiert meist aber nur dann eine sinnvolle Lösung, wenn sowohl am Absenderort als auch am Bestimmungsort die Container eine sinnvolle Verwendung finden.

18

4.5

4 Alternativen zu LKW-Schubböden

Paletten-Fördereinheit

Paletten sind in der Logistikbranche eine spezifische Verpackungseinheit. Die zu diesem Zweck konstruierten Palettenförderer (siehe Abb. 4.5) sollten hier der Vollständigkeit halber genannt werden:

Abb. 4.5

Paletten-Förderer (Foto: Fa. Keith Manufacturing Co, 2019)

Der Begriff des Palettenförderers wird hier benutzt für einen Kettenförderer, der angepasst ist für die Entladung verpackter Güter mit speziellen Palettenmaßen wie z. B. die Europalette (EPAL, 2019). Ein Schubboden kann ebenfalls als Palettenförderer benutzt werden, wenn die Schubbohlen dafür vorgesehen sind. Tab. 4.5

Eigenschaften von Palettenförderern zur LKW-Entladung

Raumaufwand

Die Fördereinrichtung nimmt einen Teil des Stauraums weg.

Energieaufwand

Der Energieaufwand ist begrenzt, erfordert aber die Zuführung von elektrischer Energie.

Grobstoffe

Nur vorher stabil zusammengepackte Produkte, z. B. in großen Säcken, Ballen, „Big Bags“ und/oder auf Palette sind transportierbar.

Feinstoffe

Nur vorher stabil zusammengepackte Produkte, z. B. in großen Säcken, Ballen, „Big Bags“ und/oder auf Palette sind transportierbar.

Leichte Stoffe

Nur vorher stabil zusammengepackte Produkte, z. B. in großen Säcken, Ballen, „Big Bags“ und/oder auf Palette sind transportierbar.

Schwere Stoffe

Nur vorher stabil zusammengepackte Produkte, z. B. in großen Säcken, Ballen, „Big Bags“ und/oder auf Palette sind transportierbar.

Feuchte Stoffe

Nur vorher stabil zusammengepackte Produkte, z. B. in großen Säcken, Ballen, „Big Bags“ und/oder auf Palette sind transportierbar.

Schnelligkeit

Geeignete Produkte können schnell abgeladen werden.

Zuverlässigkeit

Für geeignet verpackte Produkte ist die Paletten-Fördereinheit eine ideal zuverlässige Fördereinrichtung.

Stationäre Nutzung

Der Palettenförderer kann an einer geeigneten Abladerampe benutzt werden, z. B. um ein stationäres System mit beladenen Paletten zu versorgen.

Für sauber vorbereitete Paletten ist die Paletten-Födereinheit eine ideale LKW-Einrichtung sowohl innerhalb des LKWs als auch in seiner stationären Zuführung (J. Horstmann, 2016).

19

Teil II: Eigenschaften der Schubboden-Technik 5

Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.1

Funktionsaufbau des Schubbodens

Ein Schubboden wird definiert durch den besonderen Bewegungszyklus seiner Schubbohlen, die dadurch das Produkt vorwärts bewegen. Ein Schubboden besteht aber nicht nur aus beweglicher Oberfläche, sondern auch aus unbewegten Maschinenteilen, die diese Bewegung ermöglichen. Jede Baugruppe besitzt eine klar umrissene Funktion. Die Schubbohlen bewegen den Produktberg in eine Richtung, entweder nach vorne oder nach hinten. Ihr Dichtungssystem garantiert die Dichtheit nach unten und verhindert, dass Fluide oder Feinstoffe seitlich von einer Schubbohle heruntertropfen bzw. durchrutschen. Der Zylinder, der in der Schubboden-Technik fast ausschließlich ein hydraulischer Zylinder ist, führt die hydraulische Druckkraft als horizontale, mechanische Kraft vom unbewegten Teil des Schubbodens in eine bewegte Schubbohle bzw. in eine Kraftübertragungstraverse ein. Die Zylindergruppe beinhaltet mehrere Zylinder. Ihre Schnittstellen sind die Anbindung der Zylinder an die Rahmenkonstruktion sowie die Kraftübergabe an eine Bohle oder die Kraftübertragungstraverse. Die Kraftübertragungstraverse überträgt die Zylinderkraft auf mehrere Schubbohlen gleichzeitig. Die Schubbohlen, die an derselben Kraftübertragungstraverse angeschlossen sind, bilden eine Bohlengruppe. In der klassischen Schubboden-Konfiguration gibt es drei Bohlengruppen, die sich gemeinsam nach vorne und einzeln nach hinten bewegen, um den charakteristischen Bewegungszyklus eines Schubbodens zu erzeugen. Die Zylindergruppe bildet zusammen mit den Kraftübertragungstraversen und hydraulischen Umschalt- und Wegeventilen in LKW-Schubböden eine kompakte Antriebsgruppe. In stationären Einheiten gibt es oft keine Antriebsgruppe, weil sich die Wegeventile außerhalb des Schubbodens im Hydraulikaggregat befinden. Auch die Kraftübertragungstraversen sind oft in stationären Anwendungen separat von der Zylinderguppe positioniert. Das Hydraulikaggregat erzeugt die hydraulische Kraft der mechanischen Schubboden-Bewegung. Die Zylinder des Schubbodens können theoretisch auch pneumatisch oder elektrisch ausgeführt werden. In diesen Fällen wären eine direkte Stromversorgung bzw. ein Kompressor zur Krafterzeugung nötig. Die Rahmenkonstruktion empfängt alle Querträger und die mechanische Anbindung der Zylinder. Sie gibt dem Schubboden eine Formstabilität in Bewegung und bei Stillstand. Die Querträger befinden sich zueinander auf exakt derselben Höhe und geben eine funktionale Toleranz, so dass die Schubbohlen nur horizontal ohne Höhenbewegung nach vorne fördern. Auch der Seitenabstand im Rahmen wird durch die Fertigungs- und Einbautoleranz der einzelnen Querträger vorgegeben. Auf die Querträger können Gleitelemente montiert werden. Längsträger können bei unzureichender Formstabilität der Schubbohlen in Längsrichtung eine gleichmäßige Kraftverteilung ermöglichen. Sie können Gleitelemente aufnehmen und ermöglichen so das reibungsarme Gleiten der Schubbohlen. Die verschiedenen Typen von unbewegten Gleitelemente erlauben ein reibungsarmes Gleiten der Schubbohlen auf dem unbewegten Unterbau. Der unbewegte Unterbau versammelt begriffsmäßig alle Trägerelemente des Schubbodens, z. B. Querträger, Längsträger, Gleitelemente, eine Dichtwanne und Aussteifungselemente wie „Rückgrat“, Stützen und Verstärkungskreuz, in Abgrenzung zum bewegten Boden (Engl. „deck“), der die Schubbohlen und die bewegten Teile der Antriebsgruppe einschließt. Der unbewegte Nebenraum ermöglicht das bewegungsarme Gleiten der Schubbohlen an den Seitenwänden. © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_5

20

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

Die Seitenwand dichtet den Produktraum seitlich ab und ermöglicht das formstabile Abstützen des Produktbergs im LKW, Container oder stationären Pufferlager. Ihre Oberfläche erlaubt das reibungsarme Rutschen des Produktbergs nach vorne. In LKW-Anwendungen gibt es die Variante der Seitentür zum seitlichen Beladen des Schubbodens. In stationären Anlagen befindet sich meist in einer Seitenwand eine Wartungstür, um den Aufgabebunker nach Maßgabe der europäischen Richtlinie (Europäische Union, 2006) betreten zu können. Die Rückwand oder der Rückraum dichtet den Produktraum nach hinten ab und dies auch bei der Bohlenbewegung. Sie stützt den Produktberg formstabil während des Stilstands ab. Der Produktraum ist der Netto-Zuladungsbereich des LKW-Trailers oberhalb der Schubbohlen und zwischen den Rück- und Seitenwänden. Der Auslassbereich, in dem der Produktberg den Schubboden verlässt, ist robust gegen das abrasive Rutschen des Produktbergs augelegt und erlaubt ein kontrolliertes, dosiertes Herauslassen ohne Brückenbildung oder Verstopfer. Diese Baugruppen und -teile sollen in der folgenden Tabelle schematisch zugeordnet werden: Tab. 5.1

Schema einer örtlichen Zuordnung der Baugruppen eines Schubbodens Im LKW: Führerkabine

(Hinten) Rückwand oder Stirnwand Seitenwand mit Seitentür oder Wartungszugang (Rechts)

Unbewegter Nebenraum

Bewegter Schubboden: Schubbohlen, Dichtungen, Kraftübertragungstraversen Zylindergruppe mit zum Teil bewegten und unbewegten Teilen Unbewegter Unterraum mit Rahmenkonstruktion, Quer- und Längsträgern, Gleitelementen

Unbewegter Nebenraum

Seitenwand mit Seitentür oder Wartungszugang (Links)

Auslassbereich mit Bunkertor, LKW-Tür und/oder Dosiereinrichtung (Vorne)

Im stationären Prozess: Fördereinrichtung

Hinweis zum Beschreibung von Örtlichkeiten: Wie in der Beschreibung von Fördertechnik üblich, wird hier die Orientierung im Sinn der Produktförderrichtung festgemacht. Das heisst: Vorne ist die Perspektive in Förderrichtung, z. B. hier der Auslassbereich. Hinten ist der Ort, woher der Produktfluss kommt, z. B. die Rückwand. Links und rechts ist immer aus dem Blickwinkel des zu fördernden Produkts zu verstehen.

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.2

21

Schubbohlen

Grundsätzlich kann zwischen zwei hauptsächliche Bohlentypen unterschieden werden:  

Gewichtsoptimierte Aluminium-, Plastik- oder Komposit-Schubbohlen, die durch ihre Leichtbauweise das Eigengewicht des LKW niedrig halten. Belastungsrobuste Stahlschubbohlen, die sowohl hohen Flächenlasten ein hohes Widerstandsmoment entgegensetzen, die aber auch durch ihre formstabile Robustheit eine hohe Bewegungszykluszahl ertragen können.

Anwendungsempfehlungen Die Anzahl der Patente, die für Schubbohlen-Profile und deren Gleitelemente in einem Schubboden beantragt worden ist, ist sehr groß und zum Teil nicht immer übersichtlich, z. B. (US Patentnr. 4,611,708, 1984), (US Patentnr. 4,856,645, 1987), (Europa Patentnr. EP 1 332 988, 2002). Diese Patente beziehen sich meist auf LKW-Konstruktionen, werden aber auch zum Teil in stationären Anwendungen genutzt. Deshalb sollen hier beispielhaft einige Anwendungsempfehlungen nach Herstellerangaben dargestellt werden: Tab. 5.2

Anwendungsempfehlungen für Bohlentypen

Hersteller

Schubboden-Anwendung

Markennamen (Eigenschaften)

Cargo Floor (Cargo Floor, 2020)

Schützenswerte Produkte (Papierrollen, agrarische Produkte) durch glatte Oberflächen

Glattes Profil

Cargo Floor (Cargo Floor, 2020)

Beinahe wasserdichte Anwendungen

Semi leak proof

Cargo Floor (Cargo Floor, 2020)

Schwere Produkte

Heavy Duty (2 Rippen)

Cargo Floor (Cargo Floor, 2020)

Sehr schwere Produkte und hohe Stoßund Punktlasten

Heavy Duty Impact (3 Rippen)

Cargo Floor (Cargo Floor, 2020)

Hoch abdichtend

HD Seals

Hallco Industries (Hallco, 2020)

Standard-Abfallarten und landwirtschaftliche Produkte

Standard

Hallco Industries (Hallco, 2020)

Schwere Produkte

Double ridge (2 Rippen)

Hallco Industries (Hallco, 2020)

Sehr schwere Produkte und hohe Stoßund Punktlasten

Triple ridge (3 Rippen)

Hallco Industries (Hallco, 2020)

Abdichtend

Leak resistant

Hallco Industries (Hallco, 2020)

Hoch abdichtend

Leak resistant HD

Hallco Industries (Hallco, 2020)

Garantiert abdichtend (mit durchgehendem Gleitkamm und Bodenwanne)

W-Floor

Keith Manuf. Co (Keith Manufacturing Co, 2020)

Standard-Abfallarten und landwirtschaftliche Produkte

Standard 2 Mal geriffelt

Keith Manuf. Co (Keith Manufacturing Co, 2020)

Schwere Produkte

Standard 4 und 6 Mal geriffelt

Keith Manuf. Co (Keith Manufacturing Co, 2020)

Hoch abrasive Stoffe

V-FLOOR® SERIES

Keith Manuf. Co (Keith Manufacturing Co, 2020)

Hohe Stoß- und Punktlasten

Impact

Keith Manuf. Co (Keith Manufacturing Co, 2020)

Wasserdichte Transporte mit Wannenkonstruktion

LEAK PROOF

22

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

Abb. 5.1

Aluminiumbohlen im LKW (Foto: Knapen Trailers, 2019)

Abb. 5.2

Stationärer Stahlschubboden (Foto: Fa. MaB, 2012)

Andere Werkstoffe für die Schubboden-Bohlen Neben Standard-Aluminium- (siehe Abb. 5.1) und Stahlprofile (siehe Abb. 5.2) können auch andere Werkstoffe eingesetzt werden:     

Edelstahl, Alloy-Aluminium, Holz, Kunststoff- und Kompositwerkstoffe.

Diese Werkstoffe könnten z. B. in Zukunft Aluminiumbohlen ersetzen, soweit sie z. B. wie Kunststoffoder Kompositmaterialien (siehe Abb. 5.4) bei gleicher Solidität weniger Leergewicht als Aluminium beanspruchen (Cargo Floor, 2020) oder bei besonderen Anwendungen, bei denen Korrosions- und Abrasionsfestigkeit gefragt sind, dem normalen Aluminium oder Stahl überlegen sind. Holz-Bohlen (La Mécanique et ses Applications, 2020) können eine natürliche Werkstoff-Ersatzlösung darstellen. Gerade bei Transportfahrzeugen für den ländlichen oder forstwirtschaftlichen Betrieb (siehe Abb. 5.3) können Holz-Bohlen eine interessante Alternative werden.

Abb. 5.3

Holz-Bohlen im Kleinlaster (Foto: Philippe Vergnaud)

Abb. 5.4

Kunststoff-Bohlen (Foto: Fa. Hallco Industries, 2020)

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

23

Sonderbauarten von Schubbohlen für Sonderanwendungen Schubbohlen können für Sonderanwendungen entwickelt werden. Dazu zählt unter anderem:    

der absolut wasserdichte Einsatz von LKW-Schubböden (siehe Abb. 5.5), der LKW befahrbare, stationäre Schubboden (siehe Abb. 5.6), der Schubboden-Trockner, die LKW-Anpassung, um Papierrollen oder Paletten zu transportieren.

Abb. 5.5

„W-Floor“ (Hallco, 2020) mit durchgehendem Gleitkamm und Bodenwanne (Foto: Fa. Hallco Industries, 2019)

Abb. 5.6

Befahrbare Bohlen (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

Geometrische Formen von Schubbohlen Aluminium-, Kompositmaterial- oder Kunststoffbohlen können komplexe Formen haben, um Dichtfunktion, Gleitführung und Tragfähigkeit zu optimieren. Dagegen sind Stahlschubbohlen meist einfache rechteckige Hohlprofile, die im freien Handel erhältlich sind. Eine Ausnahme bilden die dreieckigen Schubbohlen von Philippe Vergnaud, deren Winkelprofile (siehe Abb. 5.7) entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Schubbohlen bei sehr schweren Materialien besitzen.

Abb. 5.7a), b) Winkelprofil-Schubbohlen mit Gleitsteinen und Kraftübertragungstraversen (Fotos: Philippe Vergnaud)

5.3

Dichtungssystem

Es werden die beiden meist eingesetzten Dichtungstypen, nämlich Lippendichtung und Labyrinthdichtung, miteinander verglichen werden.

Dichtheitsgrad Schubboden-Hersteller unterscheiden den erforderlichen Dichtheitsgrad nach der jeweiligen Anwendung. Je nach Anwendungsfall kann die Dichtheit unterschiedlich ausgeführt werden: 1. Eine vollständige Dichtheit für Flüssigkeiten, beim Hersteller Cargo Floor „leak proof“ (LP) genannt (Cargo Floor, 2020), erfordert ein einen hohen Dichtheitsgrad, der durch eine spezielle Konstruktion erreicht werden kann. Die Flüssigkeit verbleibt in diesem Fall im Lagerraum, weil unter dem Schubboden eine durchgehende Wanne (Blechboden) liegt. Die Zylinder befinden sich in einem Dreiecksbereich (siehe Abb. 5.8a) im hinteren Bereich (Cargo Floor, 2020).

24

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

2. Eine relative Dichtheit für Wasser, beim Hersteller Cargo Floor „semi leak proof“ (SLP) genannt (Cargo Floor, 2020), ist einfacher zu bewerkstelligen. Die Bohlen laufen in Rinnen. Das Wasser kann durch ein Dichtsystem per Rinne vorne und hinten zu einem Auffangbehälter abgeführt werden. Das Wasser wird also zum Teil aus dem Lagerraum herausgeführt. 3. Eine Dichtheit für Staub kann durch Lippendichtungen (siehe Abb. 5.8b) erzeugt werden. 4. Eine Dichtheit für Feststoffe kann sogar schon durch eine Labyrinthdichtung hergestellt werden. 5. Gibt es keinen Abdichtungsbedarf, kann ein Schubboden auch ohne Lippendichtung funktionieren.

Lippendichtung Eine Lippendichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Bohlen eine bewegliche Silikonoder Plastikführung anhand eines Bauteils, nämlich der „Lippe“, die sich an die Form anpassen kann, eine Dichtheit herstellt. Herstellerspezifische Lösungen und Patent geschützte Anordnungen, z. B. (US Patentnr. 201762592114, 2017) oder (Europa Patentnr. EP 3406544, 2018), sind hier der Standard.

Abb. 5.8 a)

Wasserdichter Schubboden mit Zylinder im Dreiecksbereich dahinter (Fotos: Fa. Knapen Trailers, 2019)

b)

Spezielle Lippendichtung

Labyrinthdichtung In stationären Anwendungen sind meist die Produkte bekannt, die auf dem Schubboden gefördert werden sollen. Deshalb kann die Lippendichtung in vielen Anwendungsfällen durch eine vereinfachte Form der Dichtheit, nämlich durch Labyrinthdichtungen ersetzt werden. Eine solche Labyrinthdichtung besteht z. B. aus einem überlappenden Blech (Europa Patentnr. EP 3194308, 2013), das über die benachbarte Bohle geführt wird (Westeria, 2020) und verhindert, dass das Produkt durch die Schubbohlen frei durchfallen kann. In diesem Fall hilft die Kantung (siehe Abb. 5.9) den Schutz gegen hohe Punktlasten zu erhöhen. Aber auch ohne Kantung (siehe Abb. 5.10) ist der Abrasionsschutz verbessert. So kann durch diese vereinfachte Bohlenform, z. B. das „L Shape Stahlprofil“ (Cargo Floor, 2020), ein robuster Typ an Schubbohlen geschaffen werden, der besonders abrasiven Stoffen widersteht (Cargo Floor, 2020).

Abb. 5.9

Labyrinthdichtung mit gekantetem Blech Abb. 5.10 (Foto: Fa. Westeria, 2019)

Labyrinthdichtung mit flachem Blech (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.4

25

Zylindergruppe

Im LKW-Schubboden ist die Zylindergrupe Teil der kompakten Antriebsgruppe. Eine solche zentrale Kraftübertragungseinheit (siehe Abb. 5.11) enthält nach Fa. Cargo Floor (Cargo Floor, 2019):      

das System der Wegeventile (A), das einen Druck aufbaut, der in den Hydraulikrohren (B) den drei Zylindern (C) zugeführt wird. Die durchgehenden Kolbenstangen (D) leiten die Kraft in die Kraftübertragungstraversen (E) ein, die über Gleitkämme (F) die Führung der Vor- und Rückwärtsbewegung der Schubbohlen steuern.

Abb. 5.11

Antriebsgruppe mit A, B, C, D, E, F (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

Abb. 5.12

Zylindergruppe in stationärem Schubboden (Foto: Gerdes AG, 2019)

In einem stationärem Schubboden ist die Zylindergruppe (siehe Abb. 5.12) örtlich nicht unbedingt neben den Kraftübertragungstraversen positioniert: Die Funktionen, die die Umschalt- und Wegeventile in der Antriebsgruppe bzw. am stationären Hydraulikaggregat erfüllen, können vielfältig sein:      

Druckaufbau in Beladerichtung, Druckaufbau in Entladerichtung, Bei Erreichen der Endposition (Kolben ganz ausgefahren/eingefahren): Weitergabe des Drucks an den nächsten Zylinder bzw. an den nächsten Bewegungszyklus, Richtungsumkehr, Abschalten bei Erreichen des Maximaldrucks, Einzelkontrolle der Bewegung eines einzelnen Zylinders zu Wartungszwecken.

26

5.5

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

Kraftübertragungstraverse

In einem LKW-Schubboden gehören die Kraftübertragungstraversen mit der Zylindergruppe zu der kompakten Antriebsgruppe dazu. Sie sind meist mittig auf halber Länge (siehe Abb. 5.13) positioniert.

Abb. 5.13 a) und b)

LKW-Schubboden: (Fotos: Fa. Cargo Floor, 2019)

… mit der mittigen Kraftübertragungstraverse

In einem stationären Schubboden (siehe Abb. 5.14) können die Kraftübertragungstraversen dort positioniert werden, wo am meisten Platz vorhanden ist bzw. wo Wartungszugänge möglich sind.

Abb. 5.14

Kraftübertragungstraverse mit Formschluss und kraftschlüssigen Schrauben an einem stationären Schubboden (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.6

27

Rahmenkonstruktion und Querträger

Der Rahmen gibt dem Schubboden die Formstabilität und nimmt alle unbewegten Teile des Unterbaus sowie den bewegten Schubboden auf. In LKW-Schubböden besteht der Rahmen oft aus Gewichtsgründen aus einem Aluminiumprofil (siehe Abb. 5.15). Sonst wird wegen größerer Robustheit meist ein Stahlrahmen (siehe Abb. 5.16) gewählt. Die Querträger verstärken den Rahmen und werden im rechten Winkel zu den Schubbohlen im Rahmen verschraubt bzw. verschweißt.

Abb. 5.15

Längsträger auf Querträger geschweißt in einer reinen Alumium-Konstruktion (Foto: Fa. Knapen Trailers, 2019)

Abb. 5.16

Querträger und Gleitschienen in einem Stahlrahmen (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

Gleitelemente können direkt auf die Querträger montiert werden. In LKW-Schubböden sind das die Gleitkämme, die z. B. per Schnappverschluss „snap-on“ nach (Keith, 2020), (Cargo Floor, 2020) oder in einer Drehbewegung „Twister“ (Cargo Floor, 2020) auf die Querträger montiert werden können. Herstellerspezifische Anordnungen und Patente (Europa Patentnr. EP 1686081, 2006) sind der Standard. Je nach Belastungsfall ist der Abstand zwischen zwei Querträgern unterschiedlich (Hallco, 2020). Tab. 5.3

Wahl des Quertäger-Abstands nach Belastungsart und Produkttyp (Hallco, 2020)

SchubbohlenTyp

SchubbohlenDicke [inch – mm]

Produktbeispiele

QuerträgerAbstand [inch – mm]

Standard

1/8 – 32 3/16 – 48

Verschiedene Abfallsorten, Ausschuss, Einstreu

20 – 500

Top seal

1/8 – 32 ¼ – 64

Double ridge

½ – 127 ¾ – 191

Triple ridge

½ – 127 11/16 – 175

Standard (verstärkt)

3/8 – 95 ¼ – 64

20 – 500 Geröll, Schlacke, Schutt

16 – 400 12 – 300

Ballen, Kisten, Säcke

12 – 300

In stationären Stahlschubböden sind die beiden Funktionen der Gleitelemente getrennt und durch zwei verschiedene Bauteile realisiert: 1. Die sogenannten „Gleitsteine“ führen die Stahlschubbohlen, positionieren sie zwischen den Nachbarbohlen und erzeugen durch die wiederholte Positionierung von diesen Gleitsteinen über die ganze Länge im Sinne von „Leitplanken“ einen geraden Lauf. 2. Die sogenannten „Skier“ oder „Gleitschienen“ liegen auf den Querträgern und lagern die Schubbohlen mit dem Gewicht des Produktbergs im Stillstand und ermöglichen eine Gleitbewegung mit einem Reibkoeffizient „Stahl auf Kunststoff“.

28

5.7

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

Längsträger und Unterbau

Der Schubboden-Rahmen kann nicht nur Querträger, sondern auch Längsträger aufnehmen, sowie eine Wanne, um eine 100%ige Dichtheit nach unten zu erzeugen. Zusammen bilden sie den sogenannten Unterbau.

Quadratische und rechteckige Hohlprofile Im LKW-Schubboden sind quadratische Stahlhohlprofile als Standardlängsträger bekannt. Die Kantenlänge ist 1 inch (Keith, 2020) bzw. 25 mm (Cargo Floor, 2020). Nach Keith Foster kann man auch zwei parallele Quadratprofile benutzen (US Patentnr. 4.858.748, 1989). Nach Keith Manufacturing Co kann auch ein nach unten offenes, quadratisches Aluminiumprofil angeboten werden (Keith Manufacturing Co, 2020). Die verstärkte Version ist z. B. ein Rechteckhohlprofil, das 40 mm breit ist (Cargo Floor, 2020). Diese Unterscheidung zwischen Quadrat- und Rechteckrohren gibt nach Herstellerangaben folgenden Schubboden-Struktur (Cargo Floor, 2020): Tab. 5.4

Wahl des Längsträgers für die Schubboden-Struktur nach (Cargo Floor, 2020). Längsträger-Dimensionen [mm]

Bohlen-Breite [mm]

Bohlen-Anzahl im LKW

„Standaard“

25252

112

21

„Bulkmover“

40252

156,8

15

Markenname der Schubboden-Struktur

Offene Schnappverschluss-Profile („Snap-on“) Die bisher beschriebenen Profile sind nach oben geschlossen und meist dafür vorgesehen, dass die Schubbohlen von einer Seite eingeführt werden. Jedoch gibt es auch Längsträger, die entweder nach oben offen bzw. mit beweglichen Seitenlaschen ausgerüstet sind. So können SchnappverschlussProfile von oben aufgesetzt werden (siehe Abb. 5.17), die ebenfalls von vielen Herstellern benutzt werden (Cargo Floor, 2020), (Hallco, 2020), (Keith, 2020).

Abb. 5.17

Schnapp-Verbindungen (Foto: Cargo Floor, 2019)

Abb. 5.18

Unbewegter Unterraum zwischen bewegten Bohlen (Foto: Cargo Floor, 2019)

Dichtwanne Eine weitere Funktion des Unterbaus ist die Dichtheit des Schubbodens. In manchen Anwendungen wird zu diesem Zweck ein Zusatzblech eingezogen, das eine Dichtheit der Schubboden-Konstruktion zur Umwelt herstellt. In Abb. 5.18 gibt es z. B. unbewegte Zwischenräume zwischen den bewegten Schubbohlen. Der Schubboden bewegt trotzdem den Produkthaufen nach vorne, weil diese Zwischenräume durch die Bewegung der benachbarten Bohlen „mitversorgt“ werden. Die Adhäsionskräfte im Produkthaufen reichen aus, auch die Produktanteile, die über den unbewegten Bereichen liegen, bei der jeweiligen Schubboden-Bwegung nach vorne mitzunehmen.

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.8

29

Verstärkung des Unterbaus

Zu einer verbesserten Formstabilität bei hohem Flächendruck kann der Unterbau verstärkt werden:

Verstärkungskreuz Um einen LKW-Schubboden auch bei ungleicher Beladung formbeständig zu halten, gibt es die Möglichkeit, durch ein horizontales „X“, dem sogenannten Verstärkungskreuz, unter dem Schubboden (Kraker Trailers, 2020) eine bessere Kraftverteilung zu erreichen. So werden die Auswirkungen von Querlasten und ungleichmäßigen Befüllungen bzw. Abladesituationen mit ihren Kräften und Momenten auf die Unterbau-Struktur abgedämpft.

Zusatzstützen In der Tat ist die Belastung des Schubbodens im mittleren Bereich der Fördereinrichtung ein besonderes Problem. Bei Überlast kann die Längsausrichtung der Schubbohlen verloren gehen. Sie können ihre parallele Stellung zueinander verlieren und im schlimmsten Fall sich gegeneinander einklemmen. Es kommt zu erhöhtem Reibungswiderstand und schließlich zu Stillstand. Deshalb können in stationären Anlagen Zusatzstützen helfen, diese Längsausrichtung beizubehalten, das heißt: eine Durchbiegung zu verhindern oder abzumindern.

„Rückgrat“ Das sogenannte „Rückgrat“ (siehe Abb. 5.19) ist ein Längsträger, auf dem jedoch nicht direkt die Gleitelemente aufliegen, sondern der nach unten versetzt zwischen den Querträgern angebracht ist. Durch diese Verbindung zwischen den Querträgern wird das Risiko gemindert, dass der mittlere Bereich der Querträger durch Überlast nach unten gebogen wird.

Abb. 5.19

Gleitelemente, „Rückgrat“ und Zusatzstützen in einem stationären Schubboden (Foto: Fa. MaB, 2013)

30

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.9

Gleitelemente

In LKW-Schubböden werden zwischen den bewegten Bohlen und den unbewegten Trägern sogenannte Plastik-Gleitkämme eingefügt, die ebenfalls während der Schubboden-Bewegung unbewegt bleiben. Diese Gleitkämme haben mehrere Funktionen:    

Gewichtsverteilung: Sie erlauben die Verteilung des Gewichts des Produktbergs, der auf den Schubbohlen gelagert und gefördert wird, auf die ganze Länge und Breite des Schubbodens. Exakte Führung: Die Kämme passen sich von unten in das jeweilige Schubbohlenprofil ein und ermöglichen so, dass die Bohlen in Längs- und Querrichtung geführt werden. Exakte Dichtheit: Durch die engen Fertigungstoleranzen erlauben sie, dass die Lippendichtungen oder Sonderdichtsysteme der Schubbohlen wirklich dicht sind. Reproduzierbarkeit: Durch die Serienproduktion der Kamm-Module ist eine Wiederherstellung ursprünglicher Betriebszustände nach Ersatzteilaustausch möglich. Die Betriebsdrücke und -kräfte sind vorhersehbar.

Die Gleitkämme können auf verschiedene Weise auf die Quer- bzw. Längsträger montiert werden:   

Schrauben oder Nieten: Die Gleitkämme können aufgeschraubt bzw. vernietet werden. Drehbewegung („Twister“): Durch eine Drehbewegung werden Halbmond artige Profile formschüssig auf dem Träger befestigt. Schnappverschluss („Snap on“ bzw. „Hold down“): Durch eine Plastik-Clip-Verbindung kann von oben eine formschlüssige Verbindung zwischen Träger und Gleitkamm erzeugt werden.

Herstellerspezifische Anordnungen und Patent geschützte Lösungen sind der Regelfall für die Gleitkammgeometrie und -anordnung auf dem unbewegtem Unterbau, z. B. (US Patentnr. 862620837, 2018). Für die Anordnung kann man mehrere Einsatzfälle unterscheiden:    

Die Gleitkämme können auf die Querträger montiert werden (Cargo Floor, 2020). Die Gleitkämme werden in einem gewissem Abstand auf den Längsträgern (siehe Ab. 5.20) montiert: z. B. 800 Stück in einem normalen LKW-Trailer (Reisch Fahrzeugbau, 2020). Bei hoher Belastung kann eine „doppelte Belegung“ montiert werden, was z. B. ca. 1.350 Stück in einem normalen LKW-Trailer entsprechen würde (Reisch Fahrzeugbau, 2020). Gleitkämme können durchgehend auf den Längsträgern montiert werden.

Abb. 5.20

Gleitkämme auf Längsträger (Foto: Fa. Knapen Trailers, 2019)

Die Gleitelemente haben ähnliche Funktionen für stationäre Schubböden: 

 

Gewichtsverteilung durch Bohlen und Reibungsverminderung: Die Gleitschienen (auch „Skier“ genannt) liegen als Auflagefläche unter den Stahlprofilen und senken durch ihre Materialqualitäten (z. B. hochfestes Material) den effektiven Reibwiderstand. Durch die Eigensteifigkeit der Stahlbohlen wird die Gewichtsverteilung durch die Bohlen erzeugt. Die Aluminiumbohlen benötigen die Gleitkämme, um eine ähnliche Steifigkeit zu erzeugen. Weite Führung der Schubbohlen in Längs- und Querrichtung: Die Führung in Längs- und Querrichtung wird durch seitliche Gleitsteine erzeugt. Vermeidung eines Reibkontakts: Durch die relativ großen Toleranzfelder der Gleitsteine und der Labyrinthdichtungen soll vermieden werden, dass benachbarte Bohlen sich berühren und dass die Reibung an den Gleitsteinen zu hoch wird.

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

31

5.10 Unbewegter Nebenraum Auf der rechten und linken Seite der Bohlen können unbewegte Nebenräume gestaltet werden, weil es zwischen der horizontalen Förderebene und der vertikalen Wand das Risiko von erhöhter Wandreibung (siehe Abb. 5.21b), von Verdichtungszonen und und von unbewegten Bereichen mit Brückenbildungen (siehe Abb. 5.21a) gibt.

Abb. 5.21a) mit Nebenraum b) ohne Nebenraum mit unbewegtem Bereich mit erhöhtem Seitendruck

c) mit dreiecksförmigem Blech als Kompromiss

Dreiecksnebenraum Ein dreieckförmiger Bereich mit Übergangsblechen (siehe Abb. 5.21c), daher der Name „Dreiecksnebenraum“ macht deshalb Sinn, diesen Nebenraumbereich zu gestalten (siehe Abb. 5.22 und 5.23), um Risiken zu minimieren. In der Tat versuchen manche Hersteller von mobilen und stationären Anwendungen diese seitlichen Nebenräume zuzulassen, um ihre Standard-Anordnungen der Schubbohlen beizubehalten.

Abb. 5.22

Dreiecksnebenraum im LKW (Fa. Hallco Industries, 2019)

Abb. 5.23

Dreiecksnebenraum in stationärer Anlage (Fa. Cargo Floor, 2019)

„Tote Bohle“ Statt des Dreiecksnebenraum kann auch eine unbewegte Bohle, die sogenannte „tote Bohle“ (siehe Abb. 5.24), den Übergang zur Seitenwand bilden.

Abb. 5.24

Unbewegte, sogenannte „tote“ Schubbohlen an Bunkerwand (Foto: Fa. MaB SARL, 2017)

32

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.11 Seitenwände Die Erhöhung der LKW-Seitenwände ermöglicht nach Herstellerangaben (Reisch Fahrzeugbau, 2020), dass das Puffervolumen erhöht werden kann, ohne dass die Nutzbreite (2.475 mm) oder die Nutzlänge (13.500 mm) verändert werden muss: Tab. 5.5

Größeres Puffervolumen durch Nutzhöhenerweiterung (Reisch Fahrzeugbau, 2020)

Nutzhöhe an Stirnwand [mm]

2.500

2.675

2.800

2.850

2.825

2.925

2.900

3.020

Nutzhöhe im Auslassbereich [mm]

2.850

2.500

2.550

2.650

2.630

2.625

2.700

2.660

79,9

86,5

89,4

91,5

91,6

92,7

93,6

94,9

3

Nutzvolumen [m ]

Die geometrische Anordnung von Standard-Seitenwänden ist vertikal (siehe Abb. 5.25), so wie sie aus der LKW-Technik bekannt sind. Jedoch sind trichterförmige Vergrößerungen des Stauraum möglich. Das Risiko von Materialablagerungen auf den angewinkelten Seitenwänden ist aber vorhanden. Die Seitenwände müssen so aufgebaut werden, dass sie dicht sind gegenüber der Umwelt. Gleichzeitig müssen die Seitenwände so robust sein, dass sie den Materialdruck von dem Inneren des Stauraums entgegenstehen. Dabei muss beachtet werden, dass durch die Schubboden-Bewegung immer der ganze Materialberg bewegt wird. So entsteht eine tangentielle Kraft an der Wandfläche, die abrasiv wirkt.

Abb. 5.25

a) Beispielhafte statische Auflagekräfte

b) Tangentielle Kräfte beim Vorschub

Um diese Reibungskraft an der Bunkerwand herabzusetzen, schlagen Maschinenhersteller vor, die metallische Oberfläche z. B. durch eine reibungsarme Oberfläche (siehe Abb. 5.26 und 5.27), z. B. durch phenolharzbeschichtete Mehrschichtverbundplatten (BioG, 2020), zu ersetzen.

Abb. 5.26

Beladung durch Radlader (Foto: Fa. BioG, 2020)

Abb. 5.27

Mehrschichtverbundplatten eines Strohsilos (Foto: Fa. Schauer, 2020)

Besonderes Augenmerk muss dabei auf die Beladung durch einen Radlader oder einen Schaufelbagger liegen: In der Tat wirft ein Radlader oder ein Schaufelbagger das Material gegen die gegenüberliegende Bunkerwand. Oft muss diese gegenüberliegende Bunkerwand verstärkt werden um dem Materialdruck und dem Impuls des abgeladenen Materials genügend Stabilität entgegenzusetzen. Diese Kräfte auf die Seitenwände sind so hoch, dass zur Stabilisierung oft Querstreben oberhalb des Pufferlagers eingerichtet werden, um die beiden Bunkerwände miteinander zu verbinden. Geschlossene Container können aufgrund ihrer kontinuierlichen Decke diesen Beanspruchungen an den Seitenwänden besser widerstehen.

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

33

5.12 Rückraum Die Schubbohlen werden zum Rückraum durch die Rückwand bzw. Stirnwand abgegrenzt. Die Rückwand besitzt eine Dichtleiste (siehe Abb. 5.28), die verhindert, dass das Material nach hintenaustritt. In stationären Anwendungen kommt es vor, dass hinter der Rückwand auch die Hydraulikzylinder auf dem Schubboden montiert sind. Aus Platzersparnis wird deshalb die Rückwand oft angewinkelt ausgeführt. Der Rückraum wird deshalb oft als Dreiecksrückraum genannt.

Abb. 5.28

Dichtleiste zum unbewegten Dreiecksrückraum hin, der durch eine Blechabdeckung vom Bunkervolumen ausgeschlossen ist (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

Der Übergang vom horizontalen Schubboden zur vertikalen Rückwand spielt aber auch bei den dynamischen Kräften eine Rolle: Die Bewegung des Materialbergs auf dem Schubboden führt dazu, dass bei ungleichmäßiger Befüllung des Pufferlagers zunächst ein Ausgleich in weniger befüllte Bereiche stattfindet (siehe Abb. 5.29). Danach findet ein „Wandern“ des Materialbergs in Vorschubrichtung statt.

Abb. 5.29

a) Beladung nur des hinteren Teils eines Schubboden-Pufferlagers b) Abbrechen des Produkthaufens bei der Vorschubbewegung c) Vorwärtswandern des Produkthaufens auf dem Schubboden

34

5 Funktionaler Aufbau eines Schubbodens

5.13 Auslassbereich Der Rück- oder Stirnwand entgegesetzt befindet sich der Auslassbereich, der sich also am LKW hinten befindet. Erfahrungsgemäß entsteht durch das schnelle Entladen und durch fehlenden freien Abwurf des Produktbergs in diesem Bereich eine erhöhte Abrasion. Diese kann durch sogenannte „Bohlenschuhe“ (siehe Abb. 5.30a) gemindert werden. Auch macht es Sinn, diesem Auslassbereich, sehr kompaktes Material aufzufächern, zu dosieren und eventuell zu häckseln (siehe Abb. 5.30b). Auch diese Vorrichtung gibt es als Option für LKWSchubböden.

Abb. 5.30 a)

„Bohlenschuh“ (Fotos: Fa. Knapen Trailers, 2019)

b) Fräsen oder „Häcksler“

In stationären Anlagen wird in diesem Auslassbereich oft eine Dosier- und ein angepasste Fördereinrichtung (siehe Abb. 5.31) platziert.

Abb. 5.31

Stahlschubboden mit Dosiertrommel und Sackaufreißeinrichtung (Foto: Fa. MaB, 2017)

6 Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast

6

35

Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast

Die Belastungsart und der Krafteintrag haben einen großen Einfluss auf den jeweiligen Typ der Schubboden-Bohle. Die Schubboden-Bohle wird auch als Lamelle (Schüttgut-Börse, 2020), Längsbalken (Hilgers, 2016) oder Schubleiste (K.Pumpe GmbH, 2020) bezeichnet. Deshalb soll zunächst die Belastungsart untersucht werden.

6.1

Belastungsfall der Bohlen

Der Schubboden kennt zu verschiedenen Zeitpunkten seiner Nutzung unterschiedliche, extreme Belastungsfälle: 

 

Bei der Erstbefüllung fällt Material auf den leeren Schubboden. Der Impuls kann so groß sein, dass es punktuell zu Verformungen der Bohlen kommt. Deshalb wird konstruktiv die Oberseite der Bohlen verstärkt, wofür zusätzlich aufgeschraubte Bleche eine Möglichkeit darstellen. Je mehr der Schubboden befüllt wird, desto größer ist der Flächendruck auf die Bohlen. Der Belastungsfall betrifft sowohl die Längslast als auch die Querlast. Wird der Schubboden ungleichmässig befüllt oder wird er entleert, ohne neu gefüllt zu werden, kann eine diskontinuierliche Längslast entstehen. Dieses Phänomen ist für die Querlast vernachlässigbar, weil die Schubboden-Bewegung die Ausbreitung des Materials auf die verfügbare Breite hin begünstigt.

6.2

Punktlast

Bei der Erstbefüllung oder Neubefüllung des Schubbodens kann schweres Material punktuell auf die Schubboden-Bohle treffen und so Schaden verursachen. Dabei ist der Kraftimpuls wichtig, der entsteht, wenn besonders schweres Material mit hoher Fallgeschwindigkeit auf eine Bohle trifft. Impulsgleichung: Mit:

I=m·v

Gleichung 6.1

I = Impuls [kg m/s] m = Masse [kg] v = Geschwindigkeit [m/s]

Die Wichtigkeit der Impulsgleichung bei der Befüllung eines Schubbodens soll illustriert werden durch eine beispielhafte Rechnung mit einer Unfallsituation und Vergleich. Tab. 6.1

Berechnungsbeispiel: Vergleich des Aufpralls auf eine Bohle und gegen eine Betonwand Aufprall eines Gesteinsbrockens auf eine Bohle

Aufprall eines leichten Motorrads gegen eine Betonwand

m

100 kg

160 kg

v

Fallhöhe h= 4 m (durch Radlader) Erdbeschleunigung g = 9,81 kg/m

20 km/h = 5,56 m/s

2

v = √(2gh) = 8,86 m/s I

886 kg m/s

888 kg m/s

Der Aufprall eines Gesteinsbrocken auf eine Bohle erzeugt also einen ähnlich großen Impuls wie ein leichtes Motorrad, das mit 20 km/h gegen eine Betonwand fährt.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_6

36

6 Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast

Vereinfachte Berechnungsgrundlage Wenn ein Gesteinsbrocken zunächst spitz auf eine einzige Bohle fällt, spielt das axiale Flächenmoment eine wichtige Rolle, um die Durchbiegung zu berechnen. In der folgenden Veranschaulichung Abb. 6.1 haben wir den Belastungsfall vereinfacht. Dabei wirkt eine punktuell vertikale Kraft mittig auf einem frei gelagerten Stab, der die Schubbohle repräsentieren soll.

Festlager A Abb. 6.1

Loslager B

Vereinfachter Belastungsfall für eine punktuelle Last zwischen zwei Lagern

Diese vereinfacht ermittelte Durchbiegung fm in der Mitte des Trägers kann wie folgt berechnet werden: 3

Durchbiegung im vereinfachten Belastungsfall: Mit:

F l E EStahl EAluminium Iy

= = = = = =

fm = F · l / 48 E I y

Gleichung 6.2 (Grote, 2018)

senkrechte Kraft (im hier vereinfachten Beispiel: z. B. 1 kN) Länge des Trägers (im hier vereinfachten Beispiel: 1.000 mm) 2 Elastizitätsmodul [kN/mm ] 2 210 kN/mm (bei Umgebungstemperatur) 2 70 kN/mm (bei Umgebungstemperatur) axiales Flächenmoment nach folgender Gleichung für rechteckige Hohlprofile:

Die Verstärkung des Flächenmoments ist ein Mittel, der punktuellen Durchbiegung entgegenzuwirken. Als Gleichung kann verwendet werden: Axiales Flächenmoment für rechteckige Hohlprofile Mit:

Iy B H b h

= = = = =

3

3

Iy = [(B · H ) – (b · h )] / 12

Gleichung 6.3

4

Axiales Flächenmoment [mm ] äußere Breite des Hohlprofils [mm] äußere Höhe des Hohlprofils [mm] innere, lichte Breite des Hohlprofils [mm] innere, lichte Höhe des Hohlprofils [mm]

Diese Berechnungsgrundlage erlaubt, die verschiedenen Konstruktionsvorteile sowohl der Aluminiumbohlen für die LKWs als auch der Stahlbohlen für die stationären Anwendungen darzustellen: Die Hohlprofile werden zur Vergleichbarkeit in einem ersten Schritt auf gleiche Abmaße (Höhe  Breite  Blechdicke) 100 mm  50 mm  3 mm gesetzt. Ein Beispiel von adäquater Form gegen punktuelle Last wird in der folgenden Abbildung gegeben, in der die dreiecksförmigen Bohlen (siehe Abb. 6.2 und 6.3) den möglichen Schäden eines Steinschlags entgegenwirken:

6 Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast

Abb. 6.2

Schutz gegen Abwurf schwerer Einzelprodukte durch Dreiecksbohlen in einem stationären Schubboden (Foto: Philippe Vergnaud, 2020)

Abb. 6.3

37

V-Profile im LKW für extrem schwere Materialien (Foto: Fa. Keith Manufacturing Co, 2019

Werkstoffvergleich In der folgenden Tab. 6.2 werden drei verschiedene Lastfälle berechnet. In einem ersten Berechnungsbeispiel werden die Werkstoffe gegenübergestellt. In der Tat hat Stahl bei Umgebungstemperatur ein Elastizitätsmodul, das drei Mal größer ist als bei Aluminium. Deshalb ist die hier ermittelte, mittige Durchbiegung fm beim Stahl auch nur ein Drittel so groß wie Aluminium. So ist gerechtfertigt, dass bei stationären Anwendungen Stahl statt Aluminium benutzt wird. In einem zweiten Berechnungsbeispiel wird für das Stahlhohlprofil einen Bauhöhe von 100 mm statt 50 mm angenommen. Die Aluminiumbohlen sind zur Begrenzung deass Eigengewichts im LKW sehr flach. Auch die Führungsschiene bzw. die Gleitbuchse (siehe Kapitel 2.2.1) müsste erhöht werden, um den Führungsund Gleiteffekt zu garantieren. Diese konstruktive Änderung wäre jedoch mit wesentlich höheren Kosten verbunden. Stahlhohlprofile werden nach Gewicht laufender Meter verkauft. Diese wären natürlich mit einem doppelt so hohen Hohlprofil eben auch doppelt so teuer. Aber Stahlprofile sind im Prinzip preiswerte Konstruktionselemente, deshalb wäre der Aufpreis für die Produktionsgesamtkosten relativ gering. Die zusätzliche Profilhöhe ermöglicht in der Stahlbohlenkonstruktion, nochmals die Durchbiegung um zwei Drittel zu verkleinern. Im dritten Berechnungsbeispiel wird der Achsabstand der Querträger in der AluminiumbohlenKonstruktion von 1.000 mm auf 250 mm im Sinne eines Netzwerks vermindert. Hier wird der Konstruktionsvorteil der Aluminiumbohlen deutlich. Die Durchbiegung wird von ursprünglich 0,795 mm auf 0,012 mm vermindert. Dies wäre eine Verminderung um 98,5 %.

38

6 Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast

Tab. 6.2

Vergleich von mehreren Lastfällen auf einer Aluminium- und einer Stahlbohle

Berechnungsbeispiele für eine Vertikallast (1 kN) auf frei gelagertem Stab (Länge = 1 m), der eine Schubbohle repräsentieren soll: Aluminiumbohle

Stahlbohle

Berechnungsbeispiel 1: Unterschied Aluminium – Stahl (Einfluss des Elastizitätsmoduls) Länge l

1.000 mm

1.000 mm

Baubreite B

100 mm

100 mm

Bauhöhe H

50 mm

50 mm

Lichte, innere Breite b

94 mm

94 mm

Lichte, innere Höhe h

44 mm

44 mm 4

Flächenmoment Iy

374.392 mm

Elstizitätsmodul E

70 kN/mm

210 kN/mm

Durchbiegung fm

0,795 mm

0,265 mm

2

374.392 mm

4

2

Berechnungsbeispiel 2: Stahlbohle mit höheren Hohlprofilen Bauhöhe H

50 mm

Lichte, innere Höhe h

44 mm

Flächenmoment Iy

374.392 mm

Durchbiegung fm

0,795 mm

100 mm 94 mm 4

1.121.192 mm

4

0,088 mm

Berechnungsbeispiel 3: Mehr Querträger beim Aluminiumschubboden Länge l

250 mm

1.000 mm

Durchbiegung fm

0,012 mm

0,088 mm

6.3

Längslast

Querträger Im vorangegangenen Beispiel wird der Abstand zwischen zwei Auflagepunkten mit 1 m angenommen. Ein solcher Achsabstand der Querträger ist realistisch für stationäre Stahlschubböden. Die Schubbohlen gleiten auf diesen Querträgern. Dazu werden auf die Stahlquerträger später Gleitschienen oder „Skier“, das heißt mit hochfesten Plastikflächen, aufgeschraubt, auf denen die Bohlen mit einem geringen Gleitwiderstand rutschen können. Abb. 6.4 zeigt eine solche Anordnung:

6 Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast

Abb. 6.4

39

Stahlquerträger mit 1 m Abstand in einem Aufgabebunker und Zusatzstützen (Foto: Gerdes AG, 2019)

Die Durchbiegung einer Bohle ist also bei gleichmäßiger Streckenlast folgendermaßen schematisch darstellbar:

Abb. 6.5

Gleichmäßige Lastverteilung mit gleichmäßiger Durchbiegung

Die Streckenlast kann sowohl aus dem Eigengewicht der Bohlen als auch durch das Produktgewicht erzeugt werden. Deshalb spielt auch die Formstabilität der Bohlen eine wichtige Rolle.

Längsträger Für mobile Schubböden können durchgehende Längs-Gleitführungen und/oder passgenaue Gleitkämme, die als Module von Längs-Gleitführungen ausgeführt sind, verwendet werden. Dazu können diese Gleitkämme auf eine geschweißte Gitterstruktur montiert werden. So kann die fehlende Formstabilität von Aluminiumschubbohlen ausgeglichen werden.

Ungleichmäßige Befüllung Wird der Schubboden jedoch ungleichmäßig befüllt, kann es zu einer ungleichmäßigen Durchbiegung und zu erhöhtem Reibungswiderstand kommen. In der folgenden Abb. 6.6 liegt im linken Bereich des Schubbodens eine große Streckenlast auf, während im rechten Teil des Schubbodens keine Last aufliegt und der Schubboden sogar eine negative Durchbiegung wegen der Last im linken Bereich erfährt:

Abb. 6.6

Ungleichmäßige Lastverteilung im vereinfachten Beispiel der frei aufliegenden Stäbe

40

6 Belastung, Punkt-, Längs- und Querlast

In einem Aufgabebunker kann sich diese Situation oft einstellen. Zunächst kann bei der Befüllung ein einseitiges Beladen in nur einem Bereich (nur hinten, nur in der Mitte oder nur vorne) stattfinden. Danach stellt sich beim Entladen ein verbleibender Produktberg vorne im Ausgangsbereich des Bunkers ein (siehe Abb. 6.7). Eine solche ungleichmäßige Lastverteilung kann konstruktiv vorgesehen sein bei der Auslegung der Längs-Gleitträger.

Abb. 6.7

6.4

Ungleichmäßige Lastverteilung in einem Bunker (Foto: Fa. MaB SARL, 2016)

Querlast

Eine ähnliche Belastung wie die Längslast kann als Querlast auf demselben Querträger für die Nutzbreite eines Schubbodens beobachtet werden. Die Veranschaulichung dieses Lastfalls kann vereinfacht als Streckenlast eines zweiseitig eingespannte Balkens (siehe Abb. 6.8) angegeben werden, wenn die Rahmen- und Behälterkonstruktion als statisch fest und ohne Verformung angenommen wird:

Abb. 6.8

Durchbiegung eines beidseitig eingespannten Balkens

Diese Durchbiegelinie zeigt, weshalb eine besondere Abstützung im mittleren Bereich der Nutzbreite des Schubbodens bei besonders breiten Schubböden empfehlenswert ist, siehe Zusatzstützen im Mittelbereich in der Abb. 5.4. Diese größere Durchbiegung in der Mitte des Schubbodens kann auch durch einem Verstärkungskreuz in einem LKW-Schubboden oder durch ein „Rückgrat“ im stationären Schubboden vermieden bzw. minimiert werden.

7 Krafteinführung

7

41

Krafteinführung

Die Krafteinführung kann an verschiedenen Orten und auf verschiedene Weise stattfinden. Dabei sind die Anwendungen von LKW-Schubböden und von stationären Schubböden aufgrund unterschiedlicher Pflichtenheften getrennt voneinander zu betrachten.

7.1

Krafteinführung in mobilen Anwendungen

Die mobilen Anwendungen sind die Schubböden in LKWs oder in anderen, mobilen Pufferlagern wie z. B. den Seecontainern (siehe Kapitel 4). Das Pflichtenheft für die Fahrzeugtechnik ist gekennzeichnet durch eine Vermeidungsstrategie in Bezug auf die Fahrzeugfunktion.     

 

Vermeidung eines hohen, zusätzlichen Eigengewichts des Schubbodens, realisiert durch niedriges Leergewicht bei Alumniumbohlen, Vermeidung des Verlusts an Nutzhöhe im LKW durch den Einbau des Schubbodens, realisiert durch geringe Profilhöhe der Aluminiumbohlen (Hallco, 2020), Vermeidung eines zusätzlichen Kraft- oder Energiebedarfs, realisiert durch Anpassung an das LKW-eigene Hydraulikaggregat, Vermeidung von Verschmutzung von Produktrückständen im Produktraum durch Schaffung einer glatten, leicht abwaschbaren Oberfläche (siehe Abb. 7.1) (Pumpa, 2019), Vermeidung spezifischer Probleme durch eine eventuelle komplizierte Fördertechnik, realisiert durch die Verwendung einfach auswechselbarer, leicht zu reinigender, standardisierter Schubboden-Bohlen (Knapen, 2020), Vermeidung von erhöhtem Reibungswiderstand dank sehr präzis gefertigter, modular ausgeführter Schubbohlen und Hydraulikzylindergruppen (Keith, 2013), Vermeidung eines Reibungswiderstands ausgelöst durch punktuelle Verformung oder durch hohe Streckenlast ausgelöste Durchbiegung des Schubbodens, realisiert durch die Verwendung durch präzise gefertigte Gleitelemente.

Abb. 7.1

Aluminiumhohlprofile als Standardlösung für LKW-Schubboden mit einer leicht abwaschbaren, glatten Oberfläche (Foto: Fa. Knapen Trailers, 2019)

Diese Vermeidungstrategie kann in zwei Fragen in Bezug auf die notwendige Krafteinführung kristallisiert werden: Welche maximal notwendige Kraft benötige ich bei maximaler Zuladung, um zuverlässig und störungsfrei verschiedene Produkte (schwer/leicht, feucht/trocken, grob/fein) zu be- und entladen? Und was kann ich konstruktiv als Hersteller und präventiv als Benutzer tun, um diese maximal notwendige Kraft zu mindern? © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_7

42

7 Krafteinführung

Mittige Krafteintragung Im LKW wird im Normalfall die Krafteintragung mittig unter dem Schubboden bewerkstelligt. Dies ergibt sich aus einer einfachen Überlegung der Führungseigenschaften von Gleiteinrichtungen bei linearen Bewegungen. Dazu muss zwischen Ziehen und Drücken unterschieden werden: 



Eine Hydraulikbewegung wird als Drücken bezeichnet, wenn der Hydraulikzylinder (aus dem Blickwinkel des zu fördernden Produkts) hinter dem bewegten Körper angeordnet ist. Beim Drücken kann eine leicht quer angeordnete Körperbewegung zu erhöhter Reibung und zu erhöhtem Druck auf die Gleiteinrichtungen führen. Eine Hydraulikbewegung wird als Ziehen bezeichnet, wenn der Hydraulikzylinder (aus dem Blickwinkel des zu fördernden Produkts) vor dem bewegten Körper angeordnet ist. Beim Ziehen kann der Hydraulikzylinder selbst als Führungselement zum Einsatz kommen.

Veranschaulichung: Der Leser kennt dieses Phänomen vom Einkaufswagen im Supermarkt.  Beim Drücken des Einkaufswagen ist die Krafteinwirkung vor dem Einkaufswagen. Je nach Rollwiderstand oder Radstellung kann der Einkaufswagen „ausbrechen“.  Beim Ziehen wird durch den Krafteinwirkungspunkt hinter dem Einkaufswagen eine Korrektur der Einkaufswagen-Bewegung möglich. Der nachgeordnete Krafteingriffspunkt wird also zur zusätzlichen Führungseinrichtung. Deshalb ist es von Vorteil, wenn in einem Schubboden das Drücken und Ziehen jeweils gleiche Längen (z. B. ca. 6 m) betreffen, weil die Hydraulikzylinder doppeltwirkend sind, das heißt, mittig unter dem LKW angeordnet sind. Das ist der Standardfall für LKW-Schubböden, weil auf diese Weise die notwendige Kraft minimiert werden kann. Auch ist es sinnvoll, dass die Zylinder direkt auf die Kraftübertragungstraversen mit möglichst kurzen Kraftwegen wirken, was in folgender Darstellung veranschaulicht werden solll (siehe Abb. 7.2 und 7.3).

Abb. 7.2

Traversen und Zylinder in einem LKW-Schubboden (Foto: Rauch, 2019)

Abb. 7.3

Traversen und Zylinder zur Bildung einer kompakten Antriebsgruppe (Schema: Cargo Floor, 2019)

LKW-Schubböden besitzen sowohl für das Be- wie auch Entladen einen festen Ablauf des Bewegungszyklus, der von der Antriebsgruppe und den Wegeventilen vorgegeben wird. Diese Antriebsgruppe kann je nach Hersteller und je nach benutztem Patent unterschiedlich gestaltet sein (Cargo Floor, 2018), (Keith Manufacturing Co., 2013), (Knapen Trailers, 2013).

Krafteintragung von hinten Selten wird die Krafteintragung (in Flussrichtung des Materials) von hinten bewerkstelligt. Diese besondere Anordnung wird notwendig, wenn eine Dichtheit des LKW-Schubbodens eine durchgehende Wannenkonstruktion unter dem Schubboden erfordert. Zu diesem Zweck liegen dann die Hydraulikzylinder hinten, hinter der Rückwand, auf dem Schubboden.

7 Krafteinführung

7.2

43

Krafteinführungsarten in stationären Anwendungen

Bei stationären Anwendungen ist die Frage nach dem Eigengewicht des Schubbodens untergeordnet. Vielmehr wird die ideale Kraftenführungsart je nach Anwendung gesucht.

Direkter Krafteintrag in einen Zylinder („Zylinder-Bohle“) Die direkte Krafteinleitung in eine Bohle wird als Zylinder-Bohle bezeichnet. Dieser Begriff beschreibt hinreichend die Funktion dieser Anordnung: Jeder Bohle ist ein Hydraulikzylinder zugeordnet, um die Kraft zu haben, hohe Lasten zu fördern nach Fa. Matthiessen (Matthiessen Lagertechnik, 2020) oder Fa. Belo (Belo Multifloor, 2020). In der Tat kann diese Anordnung andere Funktionen erfüllen als ein klassischer Schubboden, weil der Kraftfluss vereinfacht ist. Die Kraftübertragungstraverse ist überflüssig. Die Krafteinleitung findet sehr nah am geometrischen Zentrum des Profils entweder von hinten (siehe Abb 7.4a) oder von unten (siehe Abb. 7.4b) statt. So werden Zusatzkräfte und Zusatzmomente, die von einer entfernten Krafteinleitung herrühren, vermieden. Zylinder-Bohlen finden Anwendung in den Einsatzfällen, in denen Zusatzlasten vermieden werden müssen. Dazu zählen Einsatzfälle mit hoher Flächenlast. Diese kann Querkräfte und entstehende Momente an der Kraftübertragungstraverse noch verstärken. Diese Technik kommt z. B. im Bereich der Biogas-Anlagen zur Anwendung, weil die Flächengewichte dort besonders hoch sind.

Abb. 7.4 a)

Bohlen-Einzelansteuerung durch Hydraulikzylinder hinter Schubboden (Foto: Fa. Konrad Pumpe GmbH, 2019)

b) Schema „Zylinder-Bohle“ mit Zylinder unter Schubboden

Direkter Krafteintrag in eine Kraftübertragungstraverse Die hydraulische Kraft eines einzelnen Zylinders kann jeweils direkt in den Flansch einer Kraftübertragungstraverse (siehe Abb. 7.5) eingeleitet werden:

Abb. 7.5 a)

Direkte Krafteintragung von einem Zylinder in eine Kraftübertragungstraverse (Foto: Fa. MaB, 2012)

b) Schema „Direkter Krafteintrag in eine Kraftübertragungstraverse“

44

7 Krafteinführung

Indirekter Krafteintrag durch eine Zylindergruppe Um die Anordnung der Zylinder zu vereinfachen, kann die Krafteinführung auch an einer einzelnen Bohle vollzogen werden. An einer anderen Stelle derselben Bohle wird dann die KraftübertragungsTraverse angesetzt, die die Bewegung in die anderen Bohlen derselben Bewegungsgruppe überträgt. So kann der Bereich, in dem die Kraftübertragungs-Traverse installiert wird, frei gewählt werden. Man kann also die drei Kratfübertragungstraversen hintereinander anbringen. Sie müssen aber jeweils einen Zylinderhub weit auseinanderliegen, um nicht eine festgelegte Zylinderabfolge zu programmieren. Die Kraftübertragungs-Traversen müssen so angebracht werden, dass die Funktion der Querträger, nämlich die Aufnahme der Flächenlast, davon nicht berührt wird. Wie in den mobilen Anwendungen kann die Krafteinführung mittig (siehe Abb. 7.6) vollzogen werden. Oft sind Näherungsschalter vorhanden, um den Zylinderhub zu beeinflussen.

Abb. 7.6 a)

Zylinder mittig unter Bohlen, gesteuert mit Näherungsschaltern (Foto: Fa. MaB SARL, 2017)

b) Schematische Darstellung „Eine Zylindergruppe mit indirekter Bohlen-Krafteintragung“

Indirekter Krafteintrag durch zwei Zylindergruppen Jedoch können die stationären Anwendungen die Standard-LKW-Breite überschreiten. In diesem Fall sind die Querkräfte und Momente, die aufgrund der Überbreite auftreten, nicht vernachlässigbar. Die Querkräfte und Momente können zu einer übergroßen Reibung zwischen Bohlen und Führungselementen führen. Deshalb sollten bei Überbreite zwei Zylindergruppen parallel (siehe Abb. 7.7) auf die Bohlen verwendet werden, um Querkräfte und Momente zu minimieren.

Abb. 7.7 a)

Doppelte Zylindergruppe mittig unter Bohlen (Foto: Gerdes AG, 2019)

b) Schematische Darstellung „Zwei Zylindergruppen mit indirekter Bohlen-Krafteintragung“

7 Krafteinführung

7.3

45

Krafteinführungsorte in stationären Anwendungen

Mittige Krafteintragung Die mittige Krafteintragung ist aus geometrischen Gründen sinnvoll. Jedoch gibt es stationâre Anwendungen, in denen der Zugung unter den Schubboden ausgeschlossen ist, weil z. B. der Schubboden direkt auf dem Hallenboden aufliegt. Deshalb müssen aus Wartungsgründen in solchen Anlagen die Zylinder vorne oder hinten liegen.

Krafteintragung von hinten Deshalb werden auch die Zylinderpositionen am hinteren Ende des Schubbodens in Betracht gezogen: Im hinteren Teil können die Zylinder über den Bohlen montiert werden, vom Materialfluss durch eine Blechabdeckung abgetrennt. Dieser Bereich muss durch eine abgedichtete, meist geneigte Wand von der Nutzfläche des Schubbodens abgetrennt werden. So wird ein für Wartungszwecke leicht zugänglicher Bereich geschaffen, der ganz gekapselt sein kann und so die Zylinder und die Kraftübertragungstraversen vom Staub und sonstigen Umwelteinflüssen vollständig schützt. Der Übergangsbereich zwischen Blechabdeckung und Schubboden besitzt eine geometrisch angepasste Dichtleiste, die z. B. aus Polyamid verschleißarm ausgelegt ist. Dieser Bereich unter der Blechabdeckung kann mit der Abb. 7.8 illustriert werden.

Abb. 7.8 a)

Zylinder unter Blechabdeckung am Ende eines Boxen-Schubbodens (Foto: Fa. MaB SARL, 2013)

b)

Schema „Zylinder über Bohlen“ (Schema transparent, um die Zylinder darüber zu zeigen)

Krafteintragung vorne Im vorderen Teil des Schubbodens kann im Übergangsbereich zum nächsten Förderelement eine Grube geschaffen werden, um die Hydraulikzylinder hier zu logieren. Dieser Zylinder-Grubenbereich wird in den Abb. 7.9 und 7.10 dargestellt.

Abb. 7.9

Schubboden und nachfolgendes Förderband (Foto: Fa. MaB SARL, 2011)

Abb. 7.10

Schubboden und nachfolgendes Förderband (Foto: Fa. Cargo Floor, 2020)

46

8

8 Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte

Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte

Dieses Kapitel beschreibt die Bohlenkräfte anhand zweier Beispiele: einem LKW-Schubboden und einem stationärem Aufgabebunker mit Schubboden.

8.1

Masse

Jede Fördereinheit wird ausgelegt nach ihrer maximalen Belegung, das heißt nach der maximalen Masse, die bei voller Ausnutzung der Nutzabmessungen auf der Fördereinheit zu liegen kommt: Pufferlager-Masse: Mit:

m ρ B H L

= = = = =

m=ρ·L·B·H

Gleichung 8.1

Masse Materialdichte Nutzbreite Nutzhöhe Nutzlänge

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden, beladen mit Verpackungsabfällen 3

3

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m , beladen mit Kuhmist

330 kg/m · 12 m · 2 m · 2,5 m = 19.800 kg

3

660 kg/m · 6 m · 2 m · 2,5 m = 19.800 kg

Während bei einer LKW-Beladung die StVO beachtet werden muss bezüglich der maximalen Zuladung eines LKWs (z. B. 20 Tonnen), unterliegt eine stationäre Anordnung dieser Begrenzung nicht.

8.2

Flächenlast

Die Auslegung eines Schubbodens bezieht sich aber auf eine Flächenlast, das heißt die Massenverteilung auf dem Boden des Pufferlagers: Pufferlager-Flächenlast: Mit:

p Fläche m B L

= = = =

p Fläche = m / (L · B)

Gleichung 8.2

2

Flächenlast [kg/m ] Masse Nutzbreite Nutzlänge

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden, beladen mit Verpackungsabfällen 2

19.800 kg / (12 m · 2 m) = 825 kg/m

3

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m , beladen mit Kuhmist 19.800 kg / (6 m · 2 m) = 1.650 kg/m

2

Das Beispiel der unterschiedlichen Flächenlasten zeigt, dass die Auswahl der Schubbohlen und ihrer Stützstruktur (siehe auch Berechnung der Längs- und Querlast im Kapitel 4) natürlich der jeweiligen Flächenlast entsprechen muss.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_8

8 Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte

8.3

47

Streckenlast

Die Auslegung der Schubbohlen bezieht sich aber auf eine Streckenlast, das heißt die Massenverteilung eines Pufferlagers auf die Länge einer Bohle. Pufferlager-Streckenlast Mit:

p Strecke m n L

p Strecke = m / n / L

Gleichung 8.3

= Streckenlast [kg/m] = Masse = Anzahl der Schubbohlen = Nutzlänge

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden, bestehend aus 21 Aluminiumbohlen

3

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m , bestehend aus 15 Stahlbohlen

19.800 kg / 21 / 12 m = 78 kg/m

19.800 kg / 15 / 6 m = 220 kg/m

Dieses Beispiel veranschaulicht, dass die Belastungen einer Aluminiumbohle im Vergleich zu einer Stahlbohle grundsätzlich anders sein können.

8.4

Zug- und Druckkräfte des gesamten Schubbodens

Der Schubboden muss die geladene Last nach vorne und hinten bewegen (Druck- und Zugkräfte). Dabei wird die Gleitreibung wichtig, um die Horizontalkräfte zu beschreiben. Der Reibungskoeffizient zwischen glattem Metall (Stahl oder Aluminium) und hochfestem Kunststoff (Polyamid, Teflon etc.) kann mit einem Maximalwert angegeben werden, um die maximale Last zu ermitteln: Notwendige Gesamtkraft: Mit:

F Boden m g C Reibung

= = = =

F Boden = m · g · C Reibung

Druck- bzw. Zugkraft für den gesamten Schubboden [N] Masse Erdbeschleunigung 0,05 (geschätzter Maximalwert einer Reibung glattem Metall und hochfestem Plastik)

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden 19.800 · 9,81 · 0,05 N = = 9.712 N

8.5

Gleichung 8.4

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m

3

19.800 kg · 9,81 · 0,05 N = = 9.712 N

Zug- und Druckkräfte einer einzelnen Bohle

Für eine Bohle gilt dann: Notwendige Horizontalkraft einer Schubbohle: Mit:

F Bohle m g C Reibung n

= = = =

F Bohle = m · g · C Reibung / n

Druck- bzw. Zugkraft für eine Bohle [N] Masse Erdbeschleunigung 0,1 (geschätzter Maximalwert einer Reibung glattem Metall und hochfestem Plastik) = Anzahl der Bohlen

Gleichung 8.5

48

8 Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden, bestehend aus 21 Aluminiumbohlen 19.800 · 9,81 · 0,05 N / 21 = 462 N

3

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m , bestehend aus 15 Stahlbohlen 19.800 kg · 9,81 · 0,05 N / 15 = 647 N

Diese Berechnung ist wichtig, wenn z. B. jede einzelne Bohle einen Zylinder besitzt (siehe auch Kapitel 5.2 „Zylinder-Bohle“).

8.6

Zug- und Druckkräfte in einem Hydraulikzylinder

Wird jedoch die hydraulische Kraft nur an einer Stelle eingeführt, muss die Kraftübertragung durch eine mitbewegte Traverse erfolgen. Diese Traverse heißt Kraftübertragungstraverse. Diese wird sowohl in stationären als auch mobilen Systemen eingesetzt.

LKW-Kraftübertragungstraverse In mobilen Einheiten hat sich die durchgehende Kolbenstange durchgesetzt, die eine präzise Führung der Kraftübertragungstraverse garantiert und die Parallelität der Bewegungszyklen der Schubbohlen und ihrer Zylinder passgenau aufrecht erhält (Cargo Floor, 2018). Diese Toleranzgenauigkeit ist Teil der Serienproduktion von LKW-Schubböden, bei der auch das „Herzstück“ des LKW-Schubbodenantriebs, nämlich drei Zylinder und drei Kraftübertragungstraversen, als Modul universell einsetzbar ist und deshalb auch genau toleriert werden muss.

Stationäre Kraftübertragungstraverse Im Beispiel der Stahl-Kraftübertragungstraverse ist dieser Formschluss zwischen Zylinderbewegung und Kraftübertragungstraversen-Bewegung nicht vorhanden. Dieser Freiheitsgrad zwischen den beiden Bewegungssystemen kann dazu führen, dass die Zylinder nicht genau parallel sich zu den Kraftübetragungstraversen bewegen. Sowohl in LKW-Schubböden als auch in stationären Anlagen werden Gruppen von Schubbohlen zusammen von einer Kraftübertragungstraverse gesteuert. Im Regelfall gibt es drei Hydraulikzylinder, die dann jeweils eine Gruppe von Schubbohlen dank dieser Kraftübertragsungstraverse nach vorne oder nach hinten schieben. Notwendige Horizontalkraft eines Hydraulikzylinders: Mit:

F Zylinder F Bohle n

Gleichung 8.6

= Druck- bzw. Zugkraft in einem Hydraulikzylinder [N] = Druck- bzw. Zugkraft in einer Bohle [N] = Anzahl der Bohlen pro Kraftübertragungstraverse

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden, bestehend aus 3 x 7 Aluminiumbohlen 462 N · 7 = 3.234 N

F Zylinder = F Bohle · n

3

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m , bestehend aus 3 x 5 Stahlbohlen 647 N · 5 = 3.235 N

Diese Berechnung wird dann wichtig, wenn es nicht drei, sondern vier oder mehr Bohlengruppen gibt.

8 Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte

8.7

49

Hydraulische Kraft

Je nach Einsatz werden sehr unterschiedliche Zylinder gewählt.

Fest installierte Zylinder Fest installierte Zylinder sind der Standard in der Schubboden-Technik. Sie sind Teil des statischen Rahmens des Schubbodens (Cargo Floor, 2018). Sie werden meist doppelt wirkend eingesetzt. Ihre Zug- und Druckkraft ergeben sich aus den Drücken, die auf die jeweiligen Kolbendurchmesser ausgeübt werden. So kann die hydraulische Kraft am Zylinder folgendermaßen berechnet werden: Hydraulische Kraft am Zylinder: 2

F Zylinder , hydraulisch, Kolbenfläche = π · d Kolben /4 · p 2

Gleichung 8.7a 2

F Zylinder , hydraulisch, Ringfläche = π · (d Kolben – d Stange ) /4 · p Mit:

F Zylinder, hydraulisch p d Kolben d Stange

= = = =

Gleichung 8.7b

Hydraulische Kraft [N] Hydraulikdruck [bar] Kolbendurchmesser [mm] Stangendurchmesser [mm]

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden, Zylinder gewählt für schnelle Abladung

3

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m , Zylinder gewählt für sehr kleinen Durchsatz (z. B. 1.000 kg/h)

p = 200 bar

p = 200 bar

d Kolben = 63 mm

d Kolben = 40 mm

d Stange = 45 mm

d Stange = 20 mm

F Zylinder , hydraulisch, Kolben = 25,1 kN

F Zylinder , hydraulisch, Kolben = 62,3 kN

F Zylinder , hydraulisch, Ringfläche = 18,9 kN

F Zylinder , hydraulisch, Ringfläche = 30,5 kN

> 9,7 kN q.e.d. (siehe Kapitel 3.1)

> 9,7 kN q.e.d. (siehe Kapitel 3.1)

Mitbewegte Zylinder Mitbewegte Zylinder werden ebenfalls in der Schubboden-Technik eingesetzt (Keith, 2017). Dazu wird die Kolbenstange fest installiert. Der Zylinder ist also Teil der jeweils bewegten Kraftübertragungstraverse (Keith, 2013). Der Krafteintrag in den Zylinder erfolgt von beiden Seiten demnach nur durch die Ringfläche (siehe Gleichung 7.7b).

50

8 Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte

8.8

Kraft der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung

Die Orientierung der Zylinder in Zug- und Druckrichtung muss konstruktv entschieden werden. Aufgrund der Ringfläche ist die Horizontalkraft für einen Zylinder geringer als bei der Druckkraft, die sich aus der ganzen Kolbenfläche ergibt. Die Kräfte in der Schubboden-Bewegung werden durch die Reibung mit benachbarten, nicht bewegten Maschinenteilen beeinflusst: 



Rückwärtsbewegung: Die einzelnen Zylindergruppen bewegen sich nacheinander nach hinten. Die unbewegten Maschinenteile sind in diesem Fall die jeweils benachbarten Schubbohlen, die davor bzw. danach nach hinten bewegt werden. Bei der Rückwärtsbewegung hat also jede Schubbohle eine Reibungssituation mit seinen jeweiligen Schubbohlen-Nachbarn links und rechts. Vorwärtsbewegung: Der gesamte Schubboden bewegt sich nach vorne. Die unbewegten Maschinenteile sind die Einrichtungen, die die Schnittstelle zwischen bewegtem Schubboden und nicht bewegter Bunkerwand herstellen. Das kann z. B. eine zusätzliche, unbewegte, auch sogenannte „tote“ Schubbohle sein. Bei der Vorwärtsbewegung haben also nur die beiden äußeren Schubbohlen eine Reibung mit benachbarten unbewegten Maschinenteilen.

Das ist der Grund, warum meist die Bewegungsrichtung, in der der Hydraulikzylinder seine maximale Kraft ausübt als Kraft für die Rückwärtsbewegung gewählt wird: Wahl der Einbaurichtung:

F Rückwärtsbewegung = F Zylinder , hydraulisch, Kolbenfläche

Gleichung 8.8 a

F Vorwärtsbewegung = 3 · F Zylinder , hydraulisch, Ringfläche

Gleichung 8.8 b

Berechnungsbeispiel: Standard-LKW-Schubboden, Zylinder gewählt für schnelle Abladung

3

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m , Zylinder gewählt für sehr kleinen Durchsatz (z. B. 1.000 kg/h)

F Rückwärtsbewegung =

F Rückwärtsbewegung =

F Zylinder , hydraulisch, Kolbenfläche = 25,1 kN

F Zylinder , hydraulisch, Kolbenfläche = 62,3 kN

F Vorwärtsbewegung =

F Vorwärtsbewegung =

3 · F Zylinder , hydraulisch, Ringfläche

3 · F Zylinder , hydraulisch, Ringfläche

= 3 · 18,9 kN = 56,7 kN

= 3 · 30,5 kN = 91,5 kN

8 Flächen-/Streckenlast, Zug-/Druckkräfte

8.9

51

Wahl des Hydraulikzylinders

Der Hydraulikzylinder, der jeweils der Belastungssituation angepasst ist, definiert sich zunächst aus seinem Kolben- und seinem Zylinderdurchmesser heraus. So werden die Betriebskräfte beim jeweiligen Betriebsdruck erzeugt. Für die Förderbewegung ist der Hub entscheidend. Je größer der Hub, desto weniger Einzelbewegungen des Schubbodens sind nötig, um den Produkthaufen z. B. einen Meter weit vorzuschieben. Hier ist eine gewisse Anzahl von Beispielen von Durchmessern und Hüben der Modelle verschiedener LKW-Schubboden-Hersteller (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) dargestellt: Tab. 8.1

Vergleich verschiedener Hydraulikzylinder von LKW-Schubböden

Cargo Floor:

KolbenAußendurchmesser

ZylinderInnendurchmesser

Hub

[mm]

[mm]

[mm]

35

100

150

45

100

200

45

120

200

38,1

76,2

203

38,1

76,2

254

38,1

88,9

254

45

80

152

45

90

152

45

102

203

45

108

203

CF 100 SLL-3.1 Cargo Floor: CF 500 SLC-3.9 (Powerspeed) Cargo Floor: CF 600 HDC-4.7 Hallo Industries: 2000 Series (Hallco, 2018) Hallo Industries: 4000 Series (Hallco, 2019) Hallo Industries: 6000 Series (Hallco, 2020) Keith LP16 (80 mm) Keith LP16 (90 mm) Keith KFD 400 Keith KFD 425

52

9 Fördergeschwindigkeit und -steuerung

9

Fördergeschwindigkeit und -steuerung

9.1

Minimale Zykluszeit bei Maximalgeschwindigkeit

Die Maximalgeschwindigkeit ergibt sich aus der Addition der Vorwärtsbewegung aller Schubbohlen und der Rückwärtsbewegungen der einzelnen Schubbohlengruppen bei maximalem Hydrauliköldurchsatz der verwendeten Pumpe. Die minimale Zykluszeit ergibt sich aus der Maximalgeschwindigkeit und dem Hub der Hydraulikzylinder. Für ideale Fluide unter Vernachlässigung der Reibung und der Ventilschaltzeiten ergibt sich theoretisch: Minimale Zykluszeit: Mit:

T Zyklus, minimal = H Vor / v maximal, Vor + 3 · H Rück / v maximal, Rück = = = = =

T Zyklus, minimal H Vor H Rück v maximal, Vor v maximal, Rück

Gleichung 9.1

Minimale Zykluszeit Vorwärts-Hub Rückwärts-Hub Maximale Geschwindigkeit bei Vorwärtsbewegung Maximale Geschwindigkeit bei Rückwärtsbewegung

Die maximale Zylindergeschwindigkeit ergibt sich aus dem maximalen Öldurchsatz und der jeweiligen Durchgangsfläche, wobei in unserem Berechnungsbeispiel die Rückwärtsbewegung mit der vollen Kolbenfläche und die Vorwärtsbewegung mit der (dreifachen) Ringfläche berechnet wird: v maximal, Vor/ Rück = Q Pumpe, max / A Durchgang

Maximale Hydraulikölgeschwindigkeit:

Gleichung 9.2

v maximal, Vor / Rück = Maximale Geschwindigkeit bei Vorwärtsbewegung/ Rückwärtsbewegung Q Pumpe, max = Maximale Pumpenleistung = Durchgangsfläche A Durchgang

Mit:

Der Pumpentyp geht in diese Gleichung indirekt ein, je nach dem ob es sich um ein einkammrige oder mehrkammrige Pumpe handelt:  

Einkammer-Pumpe: Diese Standard-Pumpe verteilt, wenn mehrere Verbraucher (Zylinder) angeschlossen sind, ihre Pumpenförderung auf alle Verbraucher. 3-Kammer-Pumpe: Diese Pumpe ermöglicht, dass jeder Zylinder eine eigene Pumpenkammer hat. Man darf eine 3-Kammer-Pumpe als drei parallele Stufen einer Einkammerpumpe verstehen.

Tab. 9.1

Vergleichende Berechnung von zwei Zylindertypen

Berechnungsbeispiel: 3

Standard-LKW-Schubboden,

Stationärer Schubboden-Bunker 30 m ,

Zylinder gewählt für schnelle Abladung

Zylinder gewählt für sehr kleinen Durchsatz

Q Pumpe, max =

Q Pumpe, max = 3

(1 Kammer mit) 40 Liter/min = 667 cm /s A Durchgang, Kolbenfläche = 31 cm

3 Kammern mit jeweils: 10 Liter/min = 167 3 cm /s

v maximal, Vor = 215 mm/s / 3 Zylinder = 72 mm/s

A Durchgang, Kolbenfläche = 13 cm

2

2

A Durchgang, Ringfläche = 15 cm

v maximal, Vor = 128 mm/s / 1 Zylinder = 128 mm/s

v maximal, Rück = 447 mm/s

A Durchgang,Ringfläche = 9 cm

T Zyklus, minimal =

v maximal, Rück = 186 mm/s

2

2

H Vor / v maximal, Vor + 3 ·H Rück / v maximal, Rück

T Zyklus, minimal =

H Vor = 200 mm; H Rück = 200 mm

H Vor / v maximal, Vor + 3 · H Rück / v maximal, Rück

T Zyklus, minimal = 200 · (1/72 + 3/447) = 4,1 s

H Vor = 200 mm; H Rück = 200 mm T Zyklus, minimal = 200 · (1/128 + 3/186) = 4,8 s

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_9

9 Fördergeschwindigkeit und -steuerung

9.2

53

Einstellung des Durchsatzes

Bei einer regelbaren Pumpe wird die maximale Pumpenfördermenge auf den Wert gesenkt, der proportional der gewünschten Zykluszeit bzw. dem gewünschten Produkt-Durchsatz entspricht: Durchsatz an einer Pumpe mit regelbarem Durchfluss:

Q Produkt, Durchsatz ~ T Zyklus ~ Q Pumpe, regelbar

Gleichung 9.3

Bei einer Pumpe mit konstanter Pumpenfördermenge wird eine Pausenzeit zwischen den Zylinderbewegungen zur Hilfe genommen, um den maximalen Durchsatz zu senken: Durchsatz an einer Pumpe mit konstantem Durchfluss: Q Produkt, Durchsatz = (T aktiv / T gesamt) · Q Produkt, Durchsatz, maximal Gleichung. 9.4 Mit:

T aktiv T gesamt Q Produkt, Durchsatz, maximal

9.3

= Aktive Pumpenzeit = Gesamte Betrachtungszeit (z. B. 1 min), in der die Pumpe nur zum Teil aktiv ist = Produktdurchsatz, der erreicht wird, wenn die Pumpe ohne Pause fährt

Produktbewegung

Selbst bei Nutzung einer regelbaren Pumpe verbleibt das Problem der diskontinuierlichen Förderung. Ein Schubboden-Zyklus beinhaltet die Rückwärtsbewegung, bei der kein Material gefördert wird, sondern die Fördereinheit „still“ steht. In anderen Prozessschritten wie Zerkleinern, Sieben oder Mischen ist ein „Stop-&-Go“-Betrieb, also ein Los-Verfahren, begrüßenswert. In der Tat braucht ein Sieb oder ein Zerkleinerer manchmal z. B. mehrere Sekunden, um einen Produkthaufen zu sieben bzw. zu zerkleinern. Wenn die Produkteigenschaften so gestaltet sind (Partikelgröße, Feuchte, Haftkräfte im Produkthaufen etc.), dass diese Bearbeitungszeit eines Loses regelmässig notwendig wird, dann ist sogar ein zyklusbedingter „Stop-&-Go“-Betrieb eines Schubbodens von Vorteil. In manchen Prozess-Situation ist das Fehlen einer zeitlich kontinuierlichen Förderung ein wirkliches Problem, weil z. B. die kontinuierliche Förderbandbelegung ein Ziel der Prozessauslegung sein kann, um einen maximalen Stundendurchsatz zu erreichen. Mit „Zylinder-Bohlen“ (siehe Kapitel 7.2) ist eine quasi-kontinuierliche, „ununterbrochene“ ProduktFörderung möglich (Belo Groep, 2019).

9.4

Förderbewegungssteuerung

Es existieren verschiedene Formen der Bewegungssteuerung:

Zeitsteuerung Die Zylindersteuerung kann durch eine Zeitsteuerung gelöst werden: Die Hydraulikölzuführung ist zeitlich begrenzt. Das jeweilige Wegeventil schaltet nach einer voreingestellten Zeit um. Diese Zeiteinstellung kann z. B. die notwendige Laufzeit sein, um einen Hub vollständig zu durchlaufen. Zum Beispiel wird in der SPS-Steuerung eine maximale Sollzeit vorgegeben, nach der automatisch eine Bewegungsänderung erfolgt, auch wenn mechanisch keinerlei Kontrollmöglichkeit besteht zu überprüfen, dass der Schubboden die Bewegung auch wirklich vollführt hat.

54

9 Fördergeschwindigkeit und -steuerung

Drucksteuerung Die Zylindersteuerung kann durch eine Hydrauliköl-Drucksteuerung gelöst werden. Die Hydraulikölzuführung wird bei Erreichung eines Maximaldrucks umgeleitet. Das jeweilige Wegeventil schaltet bei Überdruck um. Dieser Überdruck kann z. B. der Druck sein, der sich einstellt, wenn der Hub durchlaufen ist und das Öl die Kolben- bzw. Ringfläche nicht weiter befüllen kann.

Endlagenschaltung Der Grenzwert zur Bewegungsumkehr kann auch die Zylinderendlage sein, die der Zylinder erreicht hat. Bei LKW-Schubböden ist ein kombiniertes Wegeventil (siehe Abb. 9.1) hydraulisch ausgelegt, den gesamten Bewegungsablauf der drei einzelnen Rückwärtsbewegungen sowie der gemeinsamen Vorwärtsbewegung automatisch zu bewerkstelligen.

Abb. 9.1

Kombiniertes Wegeventil zum Umleiten des Hydrauliköls (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

Die Zylinderendlagenschaltung kann also durch einen mechanischen Druckschalter ausgelöst werden: Die Hydraulikölzuführung wird so gesteuert. Sie wird durch den Schalter (siehe Abb. 9.2) umgeleitet, z. B. zum nächsten, noch zu befüllenden Zylinder.

Abb. 9.2

Druckschalter zum Umleiten des Hydrauliköls (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

9 Fördergeschwindigkeit und -steuerung

55

Umschalten durch Näherungsschalter Die Zylindersteuerung kann durch Näherungsschalter ausgelöst werden: Das jeweilige Wegeventil schaltet durch das elektrische Signal um. Durch die Positions-Information, die durch die Näherungsschalter gegeben wird, können auch Sonderbewegungen programmiert werden, z. B. die Hubverkürzung, die durch einen zusätzlichen Näherungsschalter vorgegeben werden kann. In der Abb. 9.3 wird der Sonderfall gezeigt, dass an jedem Zylinder jeweils zwei Hübe möglich sind. So kann in der SPS-Steuerung ein „kurzer“ und ein „langer“ Hub im Programm festgelegt werden. Ein „kurzer“ Hub bringt z. B. wenig Material zur nachfolgenden Dosiereinheit und ermöglicht so eine gute Doisersituation. Ein „langer“ Hub fördert in einer Bewegung mehr Material und steigert so den Durchsatz. Diese Unterscheidung von zwei oder mehreren Hüben ist dann sinnvoll, wenn das zu fördernde Material aus verschiedenen Produkten besteht oder in verschiedenen Betriebssituationen unterschiedlich gefördert werden soll. Das ist z. B. der Fall in einem Sack- oder Ballenaufreißer.

9.5

Richtungsumkehr

An einem Wegeventil kann durch einen Hebel manuell eine Richtungsumkehr vollzogen werden. (Cargo Floor, 2006) So werden in der LKW-Technik die zwei Betriebssituationen unterschieden, nämlich Befüllung des Trailers von hinten nach vorne und seine Entleerung von vorne nach hinten. Diese Betriebssituationen können per Fernbedienung (siehe Abb. 9.4) gewählt werden.

Abb. 9.3

Drei Schubbohlen-Gruppen mit drei Näherungsschalter pro Bohle (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

Abb. 9.4

Fernbedienung für LKW-Schubboden mit Belade- und Entladeknopf (Foto: Fa. Knapen Trailers, 2019)

Die jeweiligen Wegeventile können eine Bewegungsumkehr bewirken: Statt „Alle nach vorne – einzeln nach hinten“ kann durch eine programmierte Umsteuerung die SPS-Steuerung „Einzeln nach vorne – alle nach hinten“ den Wegeventilen befehlen. Ebenfalls kann in Verstopfungssituationen an der nachfolgenden Dosiereinrichtung eine solche Richtungsumkehr zur Deblockierung der Situation automatisch programmiert sein. Dazu müssen aber die Positionen der Zylinder z. B. durch Näherungsschalter (siehe Abb. 9.3) bekannt sein.

56

10 Bohlenbreite, Korngröße, Selbstreinigung

10

Bohlenbreite, Korngröße, Selbstreinigung

Die Bohlenbreite ist ein wichtiges Kriertrium, um zu wissen, welche Materialien gefördert werden können. Die Korngröße ist die Produkteigenschaft, die in diesem Zusammenhang betrachtet werden muss. In manchen Situation besitzt der Schubboden eine Selbstreinigungswirkung; in manchen Fâllen ist eine Reinigungshilfe nötig.

10.1

Bohlenbreite und Korngröße

Je nach Anwendung und Korngröße des Produkts kann die Bohlenbreite variieren. In der nachfolgenden Abb. 10.1 sieht man die Kompostfeinfraktion auf einem Stahlschubboden.

Abb. 10.1

Kompost-Feinfraktion auf einem Stahlschubboden (Foto: Fa. MaB SARL, 2017)

Anschauungsbeispiel: In Abb. 10.1 ist die durchschnittliche Korngröße eines Partikels kleiner als 5 mm. Die hier abgebildeten Schubbohlen sind 100 mm breit. Das heißt, dass selbst wenn (durchschnittlich) 20 Partikel nebeneinander auf einer Bohlen liegen, bilden sie keine Brücke zu den benachbarten Bohlen. Die Bohlen würden sich zusammen nach vorne bewegen und dann einzeln nach hinten, ohne irgendetwas nach vorne zu förden, weil die Anzahl der Produktpartikel pro Schubbohle zu gering ist.

Schubboden-Förderprinzip durch Brückenbildung Das ist nämlich das Förderprinzip eines Schubbodens: Die Brückenbildung von Partikeln in einem Produkthaufen zwischen verschiedenen Schubbohlen wird dazu genutzt, bei einer gemeinsamen Vorwärtsbewegung den gesamten Produkthaufen um den Zylinderhub nach vorne zu fördern. Bei der zeitlich versetzten Rückwärtsbewegung der verschiedenen Bohlengruppen erlaubt die Brückenbildung über dem Schubboden einer einzelnen Bohle, unter dem Produkthaufen durchzurutschen, ohne den Produktberg mit sich zurückzuziehen. Anschauungsbeispiel: In der Abb. 10.1 muss also ein gewisser Produkthaufen aufgeschichtet werden, in diesem Fall mit deutlich mehr als 20 Partikeln, und auf den Bohlen liegen, damit diese Partikel zusammen den Produkthaufen bilden und nach vorne gefördert werden können. Man kann sich also vorstellen, dass ein solcher Produkthaufen z. B. eine Mindesthöhe von 200 mm bei einer Bohlenbreite von 100 mm haben sollte, damit der Produkthaufen gute Brücken zwischen den Bohlen ausbildet und das Schubboden-Förderprinzip gut funktioniert. Die Produkthöhe von 200 mm würde in diesem Beispiel mit einer Partikelanhäufung von mindestens 40 Stück zu erreichen sein. © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_10

10 Bohlenbreite, Korngröße, Selbstreinigung

57

Resthaufen bei Schubboden-Entleerung Entleert man einen Schubboden, so bleibt also also ein Resthaufen an Produktpartikeln auf den Bohlen liegen, sobald der Effekt der Brückenbildung, also die Reibung zwischen zwei Produktresthaufen auf zwei benachbarten Schubbohlen, nicht mehr wirkt. Anschauungsbeispiel: In der Abb. 10.1 kann man sich vorstellen, dass eine Produkthaufenhöhe von ca. 80–120 mm auf jeder Bohle dazu führt, dass kleine Resthaufen auf jeder Bohle liegen und sich nach vorne und hinten tragen lassen, ohne dass es zu einem Brückeneffekt zwischen den Bohlen kommt und so Produkte nach vorne gefördert werden. Dieser Resthaufen wird natürlich kleiner, je schmaler die Bohlen sind. In den Abb. 10.2 und 10.3 werden zwei gegensätzliche Anschauungsbeispiele gezeigt. Das eine zeigt mit Mais, das zweite kleine Holzschnitzel:

Abb. 10.2

Maiskolben auf Schubboden mit schmalen Bohlen (Foto: Keith Manuf. Co, 2014)

Abb. 10.3

Verbleibende Holzspäne auf Schubboden mit Standard-Bohlen (Foto: Fa. Cargo Floor, 2020)

Im ersten Fall verbleiben kaum Maiskolben auf einer Bohle, weil ihr Durchmesser ähnlich groß ist wie die Bohlenbreite. So kann der Schubboden-Hersteller gewährleisten, dass das Pufferlager immer vollständig entladen wird. In diesem Fall von organischen Produkten (Maiskolben) ist dies ja sehr wichtig, damit keine Produkte durch eine überlange Lagerzeit verfaulen. Das Gegenteil passiert in Wirklichkeit in den meisten stationären Anlagen. Ein kleine Schichthöhe verbleibt immer auf den Bohlen. Diese Schicht kann zwischen 3 und 10 cm betragen. Diese Situation in Abb. 10.3 ist aber in keiner Weise störend, weil ja in den meisten stationären Anlagen immer dasselbe Material gespeichert und gefördert wird, ohne dass es hygienische Vorgaben gibt.

58

10 Bohlenbreite, Korngröße, Selbstreinigung

10.2

Korngröße, Selbstreinigungseffekt und Reinigungshilfe

Selbstreinigungseffekt Ist der charakteristische Durchmesser eines Produkts größer als die Bohlenbreite, kann sich ein Schubboden vollständig entleeren. Ist der charakteristische Durchmesser eines Produkts kleiner als die Bohlenbreite, verbleibt auf dem Schubboden immer eine Produktschicht. Die Höhe dieser verbleibenden Produktschicht ergibt sich aus der Korngröße des Produkts, besonderen Eigenschaften des Produkts (wie die Produktfeuchte), den Haftkräften innerhalb des Produkthaufens und der jeweiligen Bohlenbreite. Um einen Schubboden vollständig zu entleeren, gibt es für Standardanwendungen verschiedene Trennungs- und Reinigungshilfen.

Standard: mitlaufende Rückwand Bei den meisten Schüttgütern reicht der Selbstreinigungseffekt nicht aus. Deshalb werden LKWReinigungshilfen von verschiedenen Herstellern angeboten. Die klassische Reinigungshilfe ist die mitlaufende Rückwand (siehe Abb. 10.4), die beim Enladen von der Führerkabine bis zum Fahrzeugende mitläuft, weil ein Teil des Materials auf dem horizontalen Teil der Rückwand, nämlich einer Plane, gelagert ist und so automatisch die Rückwand beim Entladen mitnimmt (Econovo, 2017). Diese Reinigungshilfe ist deshalb so wichtig, weil LKWs in verschiedenen Gewerben eingesetzt werden, in denen die Trennung der gelieferten Ware aus hygienischen, rechtlichen und stofftechnischen Gründen notwendig ist: Wenn ein Teil eines organischen Stoffs im LKW verblieben würde, würde er verfaulen, was nicht akzeptabel ist. Wenn sich zwei transportierte Waren vermischen, stellt sich die Frage, wem die Mischung gehört. Wenn Material gemischt wird, kann es natürlich sein, dass die Reststoffe des ersten Produkts im zweiten Produkt zu dessen Wertverlust führen, weil das Produkt keine Reinheit stofftechnische Reinheit mehr besitzt.

Abb. 10.4

Mitlaufende Stirnwand mit Schleppplane und Spezialschienenputzer (Peischl Fahrzeugbau, 2019)

Diese Reinigungsprozedur ist genau genommen eine Entladeprozedur, wobei kein Partikel im Stauraum übrig bleiben soll (Keith, 2012). Jedoch ist eine Nachreinigung mit einem Besen üblich. Sogar ein Abwaschen mit einem Hochdruckreiniger kann Herstellervorschrift sein.

10 Bohlenbreite, Korngröße, Selbstreinigung

59

Trennwand für zwei Materialien im selben LKW Natürlich kann ein LKW in besonderen Fällen mit einer Trennwand (siehe Abb. 10.5) ausgerüstet werden, die tatsächlich zwei Produkte von einander trennt:

Abb. 10.5

Mobile Trennwand (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

Bodenfolie (Schutzplane) Eine vollständige Abdeckung bietet die Bodenfolie, die den gesamten Stauraum abdeckt und somit sauber hält. In den folgenden Abb. 10.6a) und b) ist ihre Ausbreitung dargestellt:

Abb. 10.6 a), b)

Aufspannen einer Schutzplane (Foto: Fa Knapen Trailers, 2019)

So kann der Schubboden selbt gegen korrosive oder abrasive Materialien geschützt werden.

60

11 Unzureichende oder fehlende Dichtung

11

Unzureichende oder fehlende Dichtung

Eine fehlende Dichtung kann für einen LKW-Schubboden negative Folgen durch den Produktverlust auf den Straßen haben. Bei stationären Schubböden können sich jdeoch neue Anwendungen ergeben. Zunächst soll der Durchsatz durch eine fehlende Dichtung definiert werden:

11.1

Durchsatz und Druckabfall an definierten Öffnungen

Der Fluiddurchsatz durch eine definierte Öffnung wird folgendermaßen definiert: Fluiddurchsatz: Mit:

Q ρ v A

Q=ρ·v ·A = = = =

Gleichung 11.1

Durchsatz Materialdichte Geschwindigkeit Durchgangsfläche

Die Öffnungen, durch die das Fluid (Wasser, heiße Luft, Luft mit Feinteilen usw.) gefördert werden sollen, können bei Labyrinthdichtungen, bei fehlenden Dichtungen oder bei nicht vollständig anliegenden Lippendichtungen der Spalt oder ein lichter Durchgang (siehe Abb. 11.1), sein, der zwischen zwei benachbarten Schubbohlen entstehen.

Abb. 11.1

Lichter Durchgang zwischen zwei Schubbohlen zur Drainage (Foto: Fa. MaB SARL, 2012)

Auch können die definierte Öffnungen dadurch gebildet werden, dass perforierte Bleche an der Oberseite der Schubbohlen montiert werden (RMIG, 2020), z. B. mit Schlitzbrückenlochung.

Abb. 11.2

a) Schlitzbrückenlochung (Fotos: Fa. RMIG, 2019)

b) Rundloch

c) Seitliche Öffnung Typ „Käsereibe“

Der Druckverlust, der dadurch entsteht, dass das Fluid durch die Öffnung geht, kann als Funktion der Durchgangsfläche, der Durchgangsgeschwindigkeit, der Materialdichte und der verschiedenen Öffnungsgeometrien (siehe Abb. 11.2a), b), c) beschrieben werden: Druckverlust: Mit:

δ p = f (ρ, v, A, G)

δ p = Druckabfall G = Geometrie spezifischer Faktor

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_11

Gleichung 11.2

11 Unzureichende oder fehlende Dichtung

11.2

61

Drainage und Sieb für Feinstoffe

Ein Schubboden kann zu Drainage- (Abb. 11.3) und zu Siebzwecken (Abb. 11.4) eingesetzt werden:

Abb. 11.3

Prozess-Symbol: Drainage

Abb. 11.4

Sieb für Feinstoffe

Drainage Durch eine längere Lagerungszeit sammelt sich Wasser im unteren Bereich des Stauraums an und kann durch ein angepasstes Drainagesystem (siehe Abb. 11.6) abgeführt werden. Dazu werden die Schubbohlen mit geeigneten Drainage-Lippen-Führungen ausgestattet, die das Wasser an einen Wassertank übergeben. Eine andere Möglichkeit von nicht gezielter Drainage ist die Verwendung von Labyrinthdichtungen, die die Möglichkeit geben, unter der gesamten Bodenfläche Wasser zu sammeln, bzw. von fehlenden Dichtungen (siehe Abb. 11.5).

Abb. 11.5

Fehlende Dichtung (Foto: MaB SARL, 2011)

Abb. 11.6

Drainagesystem im LKW (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

Jedoch stellt sich natürlich schon bei der Drainage die Frage nach der erlaubten Korngröße im entnommenen Wasser. Das abgeführte Wasser besitzt Fremdstoffe, die die Drainagewege verschmutzen und langfristig verschließen können. Sind diese Fremdstoffe nur punktuell im Abwasser vorhanden, ist dieses Problem durch eine Reinigungsvorschrift zu lösen. Enthält das Abwasser aber systematisch Fremdstroffe einer bestimmten Korngröße, muss diese bei der Auslegung des Drainagesystems bekannt sein.

Feinstoff-Sieb Die Siebfunktion eines Schubbodens kann ähnlich verstanden werden wie die vorher besprochene Drainagefunktion. Das Sieben kann dadurch realisiert werden, dass ein lichter Durchgang zwischen zwei benachbarten Schubbohlen als Sieböffnungen am Schubboden benutzt wird oder dass perforierte Bleche gezielt zum Feinstoff-Aussieben benutzt werden. Jedoch besteht eine Schwierigkeit darin, dass Schubböden zur Lagerung von Materialien mit einer großen Schichthöhe vorgesehen sind. Eine Siebfunktion setzt jedoch voraus, dass die Schichthöhe gering ist, um ein Absieben zu ermöglichen. Diese Situation ist also meist diametral entgegengesetzt zur Lagerfunktion eines Schubboden. Aus diesem Grund sind Schubböden nicht als Siebeinrichtungen bekannt.

62

11 Unzureichende oder fehlende Dichtung

11.3

Schubboden-Trockner

Um den Schubboden als Trockner (siehe Abb. 11.7) zu benutzen, muss dem Produkt Wärme zugeführt werden.

Abb. 11.7

Prozess-Symbol: Trockner

Aufheizung der metallischen Schubbohlen Diese Wärmezuführung kann in Form einer aufgeheizten Metallstruktur bewerkstelligt werden. Dazu werden die Wände oder die Schubbohlen selbst mit einem heißen Fluid durchströmt (siehe Abb. 11.8). In dem vorliegenden Beispiel handelt es sich um heißes Wasser in den wasserdichten Bohlen eines Schubboden-Trockners, der z. B. zur Trocknung von Kaffeekapseln eingesetzt wird. Der Schubboden wird also als Kontakttrockner benutzt, wobei die metallische Oberfläche des Schubbodens die Abfälle erhitzt und den Wasseranteil verdunsten lässt.

Abb. 11.8

Schubboden-Trockner mit Heißwasser-Schläuchen (Foto: Fa. MaB SARL, 2013)

Überdruck durch heiße Luft Eine zweite Möglichkeit Wärme zuzuführen, besteht darin, die fehlende Dichtung bzw. den lichten Durchgang zwischen Schubbohlen dazu zu benutzen, um das Produkt mit druckbeaufschlagter, heißer Luft von unten zu durchströmen (siehe Abb. 11.9). So wird der Schubboden als Konvektionstrockner benutzt. Im nachfolgenden Beispiel handelt es sich um ein Schubboden, der als kontinuierlicher Trockner für verschiedene Stoffe benutzt werden kann: Holzschnitzel, Sägemehl, Sekundärstoffe aus der Landwirtschaft, Gärreste der Biogasanlagen, Forstabfälle, Nahrungsabfälle, Ersatzbrennstoffe usw.

11 Unzureichende oder fehlende Dichtung

Abb. 11.9 a) und b)

63

Schubboden-Trockner mit Kaffeesatz auf Schlitzbrückenlochungsbohlen (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

Anpassung der Produktschicht oder des Luftdrucks Die heiße Luft durchströmt den Schubboden und danach die Produktschicht mit einem angepassten Überdruck. Dazu sollte entweder der Überdruck der einströmenden, heißen Luft oder die Schichthöhe des zu trocknenden Materials so angepasst werden, dass die Luft die gesamte Produktschichthöhe während des Trocknungsvorgangs durchströmen kann (Europa Patentnr. EP 2672211, 2013). Die Produktschichthöhe kann z. B. durch eine Dosierwalze, die mit einem Schichtbegrenzer kombiniert ist, eingestellt werden. Ist die Schichtdicke zu hoch bzw. der Druck zu schwach, stellt sich das Phänomen der „Trocknungsfront“ innerhalb der Produktschicht ein: Der untere Teil der Schicht wird getrocknet und die Feuchte wird in den oberen Teil der Schicht gedrückt, ohne entweichen zu können. So wird der obere Teil der Produktschicht noch feuchter als zu Beginn.

An Feuchtegehalt angepasste Trocknung Dieser Druckabfall ist allerdings nicht zeitlich konstant in der Produktschicht. Je trockener das Material wird, desto mehr nimmt der Druckabfall ab, weil die Feinstoffe nicht an größeren Partikeln festkleben, sondern sich lösen und so breitere Belüftungsbereiche für den Luftdurchgang frei geben. Die heiße Luft braucht also weniger Überdruck, um die Produktschicht zu durchströmen. Aus diesem Grund macht es Sinn, bei dieser Art von druckbeaufschlagtem Luftdurchgang den Trocknungsprozess in einzelne Etappen zu gliedern. Beispielsweise kann in der ersten, der hier obersten Trocknungsebene das feuchte Material mit relativ hohem Druck beaufschlagt werden. Auf der zweiten Etage kann entweder etwas Druck weggelassen werden bzw. die Produktschichtdicke erhöht werden. Auf der letzten, hier der untersten Trocknungsebene (siehe Abb. 11.10) kann niedrigerer Druck angesetzt werden oder eine noch höhere Schichtdicke benutzt werden.

Abb. 11.10 a), b), c) Fünf-Etagen-Schubboden-Trockner: Gesamtansicht, im Quer- und Längsschnitt

64

12 Produktkräfte am Schubboden

12

Produktkräfte am Schubboden

Die Produkthaftung auf dem Schubboden und die zu erwartenden Reib- und Scherkräfte sind ein wesentliches Auslegungskriterium für ein angepasstes Hydrauliksystem. Dazu müssen die Merkmale der Maschinenauslegung (Länge, Höhe, Breite, Neigung der Maschine, Bohlentyp, Dichtung, Förderhilfen etc.), des Produkts (Eigenfeuchte, Korngröße, Produktzusammensetzung, Dichte usw.) und der Prozessbedingungen (Produkteinführung, Durchsatz, Umgebungsluftfeuchte, Temperatur, Druck etc.) bekannt sein. Der Förderbewegung entgegen wirkt der Reibungswiderstand, der je nach Fördersituation analyisert werden muss. Auch Scherkräfte in Randbereichen der Förderung bzw. bei partieller Förderung müssen berücksichtigt werden.

12.1

Haft-, Reib- und Scherkräfte in Fördereinrichtungen

Jedes Fördersystem besitzt spezifische Haftungs- und Reibungssituationen mit dem zu fördernden Produkt.

Krafttypen Dabei müssen mehrere Kräfte betrachtet werden:      

Die Haftkräfte, die sich innerhalb eines Produkthaufens ausbilden und die die Struktur dieses Haufens zusammenhalten, Die Haftkräfte, die zwischen Produkthaufen und Fördereinrichtung wirksam werden, so dass das Produkt nach vorne transportiert wird, Die Reibkräfte, die dieser Vorwärtsbewegung entgegenwirken, Die Reibkräfte, die bei verschiedenen Typen an Fördereinrichtungen während der RückwärtsBewegungen entstehen und die nicht zu hoch sein dürfen, Die Scherkräfte am Rand des Produkthaufens, Die Scherkräfte innerhalb des Produkthaufens bei einer partiellen Förderbewegung.

Je nach Typ der Fördereinrichtung können Produktkräfte unterschiedlich zur Geltung kommen:

Bandförderer Der Bandförderer zeichnet sich dadurch aus, dass die Haftreibung des Produktes so hoch sein muss, dass das Produkt in einem definierten Ort, das heißt: auf einem Platz auf der Bandfläche, liegen bleibt. Der Bandförderer kennt keine Rückwärtsbewegung (im Normalbetrieb), weil es sich bei ihm um eine kontinuierliche Fördereinrichtung handelt. Die Reibungssituation der Förderbewegung wird gekennzeichnet durch die Gleitreibung des Gurtförderers, dessen Gurt über eine Auflagefläche gleitet. Bei Rollen-Gurtförderern werden seitlich Rollen agebracht, um die relativ hohe Gleitreibung durch eine niedrigere Rollreibung der Rollen zu ersetzen.

Kettengurtförderer oder Plattenbandförderer mit Mitnehmern Die Technik der Kettengurt- oder Plattenbandförderer benutzt häufig Winkel, sogenannte „Mitnehmer“, um das Material zwangsläufig zu fördern. Diese Zwangsförderung erzeugt ein Mitnehmen „von unten“. Man kann es auch als „Schaben von unten“ beschreiben, um den Charakter der Zwangsförderung gut zu beschreiben. Besonders bei zu überwindenden Höhenunterschieden („Bandsteigung“) helfen diese Winkel. Auch Bandförderer können mit Mitnehmern ausgestattet weden. Der Vorteil dieser Förderungsart ist die Vorhersehbarkeit eines regelmäßigen Durchsatzes. Natürlich liegt der Nachteil in dieser Art von „Hindernis“ im Durchgangsbereich mit dem Risiko einer Blockierung oder einer Verklemmung von Materialteilen in dieser Zone. © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_12

12 Produktkräfte am Schubboden

65

Schubstangenförderer Der Schubstangenförderer repräsentiert eine diskontinuierliche Fördereinrichtung. Wenn die Schubstange dann horizontal den Produkthaufen bei der Vorwärtsbewegung durchquert, müssen die Haftungskräfte innerhalb des Produkthaufens so klein sein, dass die Stange wenigstens einen Teil des Produkts trotz ihrer geringen geometrischen Durchgangsfläche mitreißt. Bei der Rückwärtsbewegung sollte die aufzuwendende Kraft, um den Produkthaufen zu durchqueren, minimal sein. Das Produkt „rutscht durch“.

Schubboden Der Schubboden ist ebenfalls eine diskontinuierliche Fördereinrichtung. Bei der Vorwärtsbewegung haftet das Material auf den Boden und wird so je nach Zylinderhub-Größe nach vorne geschoben. Bei der Rückwärtsbewegung sollte die Reibwirkung des Produkthaufens auf die einzelnen, bewegten Schubbohlen möglichst gering bleiben. Zur Berechnung der notwendigen Hydraulikkraft bei der Vorwärtsbewegung muss die Reibung zwischen dem Schubboden und dem Produkthaufen auf der einen Seite und der feststehenden Gleitkonstruktion auf der anderen Seite berechnet werden.

12.2

Produkttyp und Produkthaufen

Das jeweilige Produkt liegt als Produktschicht auf einer klassischen Fördereinrichtung vor oder wird als Produkthaufen in einem Bunker-Förderer ausgebildet. Je nach Produkttyp sind folgende Eigenschaften wichtig:    

Produktzusammensetzung, Korngröße und Partikelgrößenverteilung, Feuchtegehalt, Schüttungsart (Punktschüttung, Zonenschüttung, dosierte Schüttung etc.).

Diese Eigenschaften haben einen Einfluss auf die Haftung des Produktes auf dem Schubboden und die zu erwartenden Reibkoeffizienten zwischen Produkt und Schubboden-Oberfläche. In einem Pufferlager oder Bunker-Förderer darf man statt einer Produktschicht von einem Produkthaufen oder Produktberg sprechen. Haufenkräfte halten einen Produktberg zusammen. Die Anhäufung eines Produktbergs kann charakterisiert werden durch den Winkel des Produkthaufens. Dies soll anhand von verschiedenen Beispielen erläutert werden 

  



Nicht zusammengedrückte Plastikflaschen: Diese Plastikflaschen können auseinanderrollen. Dadurch ergeben sich sehr flache Haufen. Ein Winkel von < 30° ist möglich, solange keine Einzäunung, keine Bunkerwände oder sonstige Lagerbegrenzungshilfen benutzt werden. Trockene Maiskörner: Auch Maiskörner „fließen“ auseinander. Winkel < 45°. Trockene Holzschnitzel: Holzschnitzel bilden eine Struktur aus, die je nach Beschaffenheit einen natürlichen Stapelwinkel von 45–60° ermöglicht. Sortenreines Altpapier: Dieses Produkt ist für die vertikale Stapelung konzipiert. Deshalb sind Stapelwinkel von > 60° realistisch, wenn die Schüttbewegung von einem präzisen Punkt ausgeht (Punktschüttung). Handfester Papierschlamm: Dieses Material hat eine Feuchtegehalt, der > 50 % ist. Wie auch andere feuchte Materialien ist dadurch die Stapelfähigkeit durch Haftkräfte, die durch den Feuchtegehalt erzeugt werden, sehr stark erhöht. So wird ein Stapelwinkel von > 70° möglich, auch wenn die Schüttbewegung nicht von einem einzigen Punkt ausgeht (Zonenschüttung).

66

12 Produktkräfte am Schubboden

12.3

Gleitreibung bei horizontaler Vorwärtsbewegung

Wird der Produkthaufen als eine fest zusammen gehaltene Produktmenge verstanden, darf man den Schwerkraftmittelpunkt bei gleichbleibender Dichte geometrisch bestimmen. Die notwendige aufzubringende Hydraulikkraft für die Förderbewegung ist also so groß wie der Reibungswiderstand, der sich durch die Reibkraft ergibt. Wenn ein Schubboden einen Produkthaufen mit allen Schubbohlen nach vorne fördert, kann der Schubboden mit dem Produkthaufen zusammen als gemeinsames Element dargestellt werden. Dadurch wird die Reibkraft FR zwischen Schubboden und der Gleit-Auflagefläche (Quer- oder Längsträger) wirksam, die die notwendige Gleitkraft FG zur Förderung ergibt (siehe Abb. 12.1).

Abb. 12.1

Vereinfachtes Schema der Reibungssituation des gesamten Schubbodens bei der Vorwärtsbewegung

Bei dieser schematischen, zweidimensionalen Darstellung wird das Moment zwischen Reibfläche und Schwerkraftmittelpunkt vernachlässigt. Durch diese Vereinfachung ist die notwendige Gleitkraft FG gleich der Reibkraft FR. Reibungskraft: Mit:

FR = FS ·cReib

Gleichung 12.1

= Reibkraft, FR cReib = Reibkoeffizient, der bei der Kombination Stahl – Kunststoff < 0,1 ist, = Schwerkraft, die sich in diesem Beispiel als Addition der Gewichte FS von Produkthaufen und Schubboden ergibt.

Bei der Vorwärtsbewegung können Vereinfachungen angenommen werden. Folgende Vereinfachungen werden getroffen:   

Der ganze Schubboden bewegt sich gemeinsam vorwärts, das heißt es gibt keine Relativbewegungen zwischen den benachbarten Schubbohlen. Auch der Produkthaufen wird bei der Vorwärtsbewegung quasi-statisch nach vorne getragen, das soll heißen, dass keine Relativbewegung innerhalb des Produkthaufens gibt. Die Flanken des Produkthaufen reiben sich an den Bunkerinnenwänden. So entsteht also seitliche Reibung am Produkthaufen.

Zur Berechnung der effektiven Reibung können folgende Faktoren mit aufgeführt werden:   

Der Werkstoff der Reibfläche unter dem Schubboden, aus denen sich der Reibungskoeffizient ergibt. Die Art der Reibfläche, die davon abhängt, ob es sich um eine kontinuierliche Längs-Gleitfläche handelt oder um eine diskontinuierliche Quer-Unterstützung. Der Einfluss der Verschmutzung des Schubbodens ist durch Feinpartikel und feuchte abhängige Kleinmaterialien die sich unter den Schuhbbohlen anstauen.

12 Produktkräfte am Schubboden

67

Diese speziellen Auslegungsfaktoren können durch zwei Beispiele illustriert werden: 1. Plastikflaschen und sonstige Verpackungsabfälle (siehe Abb. 12.2a) Ein Haufen von Plastikflaschen reibt an den Bunker Innenwänden diese Reibung ist verschwindend klein und braucht nicht in Erwägung gezogen zu werden. Bei der Vorwärtsbewegung von ei3 3 nem Plastikflaschen Haufen von 100 m mit einer Dichte von 50 kg/m müssen demnach fünf Tonnen an Material durch den Schubboden nach vorne bewegt werden. Das entspricht einer Gewichtskraft von ca. 50.000 N. Wird eine geringe Reibung bei der Vorwärtsbewegung angenommen (cReib = 0,1), müssen die Hydraulikzylinder eine Horizontalkraft von mindestens 5.000 N erzeugen. 2. Kuh- oder Pferdemist (siehe Abb. 12.2b) Feuchter Kuhmist soll in einem Bunker nach vorne geschoben werden dadurch ergeben sich Reibungskräfte an der Bunker Innenwand. Durch die Haftkräfte des feuchten Materials sind diese Reibkräfte nicht vernachlässigbar. Für feuchten Kuhmist muss mit einer Materialdichte von min3 destens 500 kg/m gerechnet werden. Das Gewicht ist also mehr als zehn Mal so groß als im Plastikflaschenbunker. Das entspricht einer Gewichtskraft von ca. 500.000 N. Jedoch ist der effektive Reibwert durch die Wandreibung und durch das Feinmaterial, das sich zwischen Gleitelementen und Schubbohlen setzt, sehr viel höher. Der Reibkoeffizient kann in Wirklichkeit durchaus cReib = 0,5 erreichen. In diesem Beispiel mit der großen Reibung bei der Vorwärtsbewegung (cReib = 0,5) müssen die Hydraulikzylinder eine Horizontalkraft von mindestens 250.000 N erzeugen.

Abb. 12.2 a)

Verpackungsabfälle in einem Schubboden-Bunker (Fotos: Fa. Gerdes AG, 2020)

b)

Pferdemistreste auf einem Schubboden-Trockner

68

12 Produktkräfte am Schubboden

12.4

Gleitreibung bei horizontaler Rückwärtsbewegung

Wenn jedoch ein Teil der Schhubbohlen sich nach hinten bewegt, spielt neben der Reibkraft „Schubboden zu Auflagefläche“ noch eine zweite Reibekraft eine Rolle. Es ist die Kraft, die ermöglicht, dass sich eine Bohle nach hinten bewegt, ohne dass der Produkthaufen das gleiche tut. Das heißt, der Produkthaufen bleibt in der (vorderen) Position, während die Bohlen unter ihm gegen eine Reibekraft „Bohle zu Produkthaufen“ nach hinten gleitet (siehe Abb. 12.3).

Abb. 12.3

Vereinfachtes Schema der Reibungssituation einer Schubbohle bei der Rückwärtsbewegung

Bei dieser schematischen, dreidimensionalen Darstellung werden alle Momente vernachlässigt, nämlich   

zwischen der Gleitfläche unter der Schubbohle und ihrem Schwerkraftmittelpunkt, zwischen dem unbewegten Produkthaufen über der Schubbohle und ihrem Schwerkraftmittelpunkt und zwischen den unbewegten, benachbarten Schubbohlen der bewegten Schubbohle und ihrem Schwerkraftmittelpunkt.

In der Betriebswirklichkeit können diese Momente jedoch einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Reibungssituation haben. Bei der Vernachlässigung der Momente kann man vereinfacht formulieren: Notwendige Gleitkraft:

Mit:

FR FR1 FR2 FR3 cReib1 cReib3 FS

F G = ∑ FR = FR1 + FR2 + FR3 = FS · cReib1 + FR2 + FS · cReib3

Gleichung 12.2

= Reibkraft, = Reibkraft zwischen der Gleitfläche unter der Schubbohle und der bewegten Schubbohle, = Reibkraft zwischen den unbewegten, benachbarten Schubbohlen und der bewegten Schubbohle, = Reibkraft zwischen dem unbewegten Produkthaufen über der Schubbohle und der bewegten Schubbohle, = Reibkoeffizient zwischen der Gleitfläche unter der Schubbohle und der bewegten Schubbohle, = Reibkoeffizient zwischen dem (unbewegten) Produkthaufen über der Schubbohle und der bewegten Schubbohle, = Schwerkraft, die sich in diesem Beispiel als Addition der Gewichte des Teils des Produkthaufens, der mitbewegt wird, und der Schubbohle ergibt.

12 Produktkräfte am Schubboden

69

Relativbewegung zu den unbewegten Gleitschienen Die einzelne Bohle muss also zurückgefahren werden, und rutscht dabei auf den Gleitschienen. Eigentlich liegt auf der einzelnen Bohle weniger Gewicht durch den Produkthaufen an, weil dieser ja gleichzeitig von den unbewegten Schubbohlen abgestützt wird. Deshalb ist die zu überwindende Reibkraft auf den Gleitschienen demnach kleiner als bei der Vorwärtsbewegung. Aber es entstehen zusätzliche Reibkräfte durch zwei weitere Relativbewegungen:

Relativbewegung zu den unbewegten, benachbarten Schubbohlen Der zweite Faktor bei der Rückwärtsbewegung, der zu einer Reibung führt, ist die Reibung zwischen benachbarten Bohlen, die nicht im selben Moment bewegt werden. Hierbei spielen folgende Faktoren eine Rolle:   

Profil der Schubbohle und die Schnittstellendefinition zur benachbarten Bohle: z. B. Labyrinthdichtung oder Lippendichtung, Typ der Gleitschiene: z. B. Längs- oder Querschiene, Typ der Schubbodenabdichtung: z. B. durchgehender Blechboden oder offener Boden.

Durch diese Maschinenauslegungselemente kann sich Feinmaterial zwischen und unter die Schubbohlen setzen und zu einem erhöhten Reibungskoeffizienten führen. Für eine vereinfachte Stahlprofil-Variante mit Querschienen zur Lagerung und einem offenen Boden, das heißt, das Material kann sich nicht unter den Boden ablagern, kann durchaus mit einem Reibungskoeffizient von kleiner 0,1 gerechnet werden. Für ein komplexes Aluminiumprofil, das längs geführt wird und einen dichten Blechboden besitzt, auf dem sich Material ablagern kann, kann der Reibungskoeffizient bei der Rückwärtsbewegung durchaus größer 0,3 sein.

Relativbewegung zum unbewegten Produkthaufen Bei der Rückwärtsbewegung kann die dritte Reibungskraft nahe null sein, wenn der Produkthaufen Eigenschaften aufweist, die die niedrigere Reibung begünstigen. Dazu zählen:   

Die Werkstoffart, die eine geringe Reibung mit der Schubbohle aufweisen sollte, z. B. Plastikflaschen, Der Feuchtegehalt im Material, der niedrig sein sollte, um die Haftung des feuchten Materials mit der Oberfläche einer einzelnen Schubbohle zu erniedrigen, Die Korngröße, die hoch sein muss, damit der Produkthaufen sich nicht auf der bewegten Schubbohle „abstützt“, sondern eher „Brücken“ über der bewegten Bohle in der Haufenstruktur ausbildet.

Deshalb ist z. B. ein Haufen von Plastikflaschen mit einem Reibungskoeffizient von weniger als 0,1 zu bewerten, während Kuhmist mit einem Reibungskoeffizient von 0,5 bis 0,7 realistisch ist.

70

12 Produktkräfte am Schubboden

12.5

Scherkräfte in Übergangsbereichen

Diese Scherkraft tritt auch in anderen Fördereinheiten auf. Jede Fördereinheit hat eine solche Scherkraft im Übergangsbereich zwischen (unbewegter) Bunkerwand und (bewegter) Fördereinheit (siehe Abb. 12.4).

Abb. 12.4

Vereinfachtes Schema der Scherkräfte an der Bunkerwand

In der Tat muss die Fördereinheit die Haftkräfte zwischen dem bewegten Produkthaufen und der unbewegten Bunkerwand überwinden. Reicht die Kraft in Förderrichtung nicht aus, bleibt das Material liegen, und es findet eine „Brückenbildung“ statt. Dieser Sekundäreffekt einer „Brückenbildung“ wird durch folgende Parameter begünstigt:    

3

niedriges Schüttgewicht / niedrige Dichte des Produkts, z. B. Kunststoff mit 50 kg/m , hohe Korngröße, z. B. unzerdrückte Plastikflaschen, große Schütthöhe, z. B. H = 3 m, schmale Bunkerbreite, z. B. B = 1 m.

Im schmalen, hohen Bunker (siehe Abb. 12.5a) ist die Brückenbildung zwischen den Seitenwänden nahezu unvermeidlich. Im breiten, niedrigen Bunker (siehe Abb. 12.5b) kann der Effekt vermieden werden.

Abb. 12.5 a)

Schmaler, hoher Schubboden-Bunker

b)

Breiter, niedriger Schubboden-Bunker

Als Auslegungsregel wird bei Schubboden-Bunkern ohne zusätzliche Förderhilfe und ohne negative Maschinenneigung geraten, die Nutzhöhe größer zu machen als die Nutzbreite.

12 Produktkräfte am Schubboden

12.6

71

Scherkräfte bei partieller Bewegung

Die Eigenart des Schubbodens besteht darin, dass die Bohlen sich einzeln nach hinten bewegen und sich so potenziell Zonen zwischen zwei Bohlen ausbilden, in denen Scherkräfte wirken (siehe Abb. 12.6).

Abb. 12.6

Vereinfachtes Schema der Scherkräfte bei Relativbewegung innerhalb des Produkthaufens

Diese Scherkräfte treten dann auf, wenn die Haft- bzw. Gleitreibung stärker ist als die durch die Schwerkraft wirkende Massenkraft. Dadurch zieht sich der Produkthaufen zum Teil lokal bei der Rückwärtsbewegung mit der Schubbohle zurück:

Abb. 12.7 a)

Feuchter Klärschlamm (Fotos: Fa. MaB SARL)

b) Getrockneter Papierschlamm

Aus der Abb. 12.7 a) des teigartigen, feuchten Schlamms geht hervor, dass bei der Rückwärtsbewegung einer einzelnen Bohle zwangsweise Scherkräfte zwischen zwei benachbarten Bohlen entstehen werden. In der Abb. 12.7 b) kann man sich ein pulvriges Material vorstellen, das aufgrund seiner FeinkornStruktur kaum Scherkräfte ausbilden wird.

72

12 Produktkräfte am Schubboden

12.7

Reibungskräfte bei Steigung

Maschinenneigung Wenn der Produkthaufen eine Steigung hochgeschoben werden muss, muss dieser Vorderwinkel in der Kraftvektorengleichung berücksichtigt werden. Die notwendige aufzubringende Hydraulikkraft ist demnach größer als bei horizontaler Förderrichtung (siehe Abb. 12.8).

Abb. 12.8

Vereinfachtes Schema der Reibungssituation des gesamten Schubbodens bei positiver Maschinenneigung (Steigung)

Kraftdreieck an der Steigung:

FS

= FS,α + FS,G

Gleichung 12.3

Notwendige Steigungs-Gleitkraft:

FG FG

= FS,G + FR = FS,G + FS,α · cReib

Gleichung 12.4

Mit:

α FG FR FS,G FS,α

= = = = =

Steigungswinkel, Notwendige Gleitkraft (notwendige Hydraulikkraft), Reibkraft, Anteil der Schwerkraft, die der Steigung der Förderrichtung entgegenwirkt, Anteil der Schwerkraft, die mit dem Reibungskoeffizient die Reibungskraft erzeugt, die die notwendige Gleitkraft ebenfalls überwinden muss, cReib = Reibkoeffizient, FS = Schwerkraft.

Aus prozessspezifischen Gründen (z. B. der maximale Steigungswinkel von Förderbändern) bzw. architekturellen Gründen (z. B. Hallenhöhe) kann es interessant sein, Schubböden mit einer gewissen Neigung aufzustellen. Die Maschinenneigung ist bei einer horizontalen Fördereinheit eine Aufgabestellung, bei der mehrere Auslegungsparameter zur Kenntnis genommen werden müssen: 

 

Materialart und materialspezifische Reibung: Zum Beispiel hat feuchtes Material einen höheren Haftungs- bzw. Reibungskoeffizient. Für ein solches Material kann also ein Schubboden stärker angestellt werden, ohne dass das Material nach hinten rutscht. Schubboden-Oberfläche: Natürlich haben spezielle Bohlenformen, eingebaute Keile, der Werkstoff abhängige Reibungskoeffizient sowie die Oberflächenbehandung einen Einfluss. Verhältnis der Nutzbreite zur Nutzhöhe: Reibung findet nicht nur auf dem Schubboden statt. Auch der Kontakt des Materials mit den Wänden des Pufferlagers bzw. des Aufgabebunkers erzeugt Reibung. Dieser Einfluss nimmt stark zu, wenn das Materiallager mehr Bauhöhe hat als Breite; es können sogar „Stopfer“, das heißt eine blockierte Fördersituation, auftreten. In der in Abb. 6.3 gezeigten Anwendung ist die Breite (ca. 3 m) der Bauhöhe (ca. 3 m) ähnlich und „Stopfer“ sind weitgehend ausgeschlossen.

12 Produktkräfte am Schubboden

73

Angestellter Bunker In der Abb. 12.9 wird ein Beispiel von architekturmäßigen Wünschen wie eine Außenaufstellung ohne Betonarbeiten illustriert. Dazu muss der Schubboden-Bunker eine Maschinenneigung haben. Der Bandförderer nach dem Schubboden kann dann auf die Betonfläche aufgesetzt werden.

Abb. 12.9

LKW-Abladebunker mit Bunkerneigung zur Vermeidung von Betonarbeiten (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

In einem anderen Anwendungsfall sollen Standard-LKWs in kurzer Zeit z. B. mit Altpapier beladen werden. Deshalb muss die Abwurfhöhe ca. 4 m sein. Die Hallenhöhe sollte aber nicht 7-8 m überschreiten. Deshalb werden oft diese Hochbunker angestellt.

Fördern dank Haftreibung Dieser Anklebeeffekt kann genutzt werden, um z. B. das Fördern von feuchten Produkten an einer angestellten Fläche zu ermöglichen. In der Tat kann die Haftreibung durch die Produktfeuchte extrem hoch sein. Bei der Rückwärtsbewegung bleiben die Produkte trotz der Maschinenneigung dank der Haftreibung in der oberen Position liegen (siehe Abb. 12.10).

Abb. 12.10 a) Produktentnahme aus Wasser (Fotos: MaB SARL)

b) Meeressäuberung

74

12 Produktkräfte am Schubboden

12.8

Reibungskräfte bei Maschinenneigung mit Förderhilfe

Förderhilfen erleichtern die Förderbewegung, z. B. bei Maschinenneigung. Ein Typ der Förderhilfe können Schubkeile sein, die in Förderrichtung auf den Schubbohlen installiert werden. Zur Vereinfachung wird das Rückenblech dieser Schubkeile mit einem Winkel angenommen, der z. B. dem Winkel der Maschinenneigung angepasst ist. So kann zur Vereinfachung angenommen werden, dass je steiler der Schubboden angestellt ist, desto höher muss die Förderhilfe ausfallen. Nur so wird sie wirksam. Für die Vorwärtsbewegung ist es schwer zu beurteilen, welchen Effekt die Förderhilfe auf das konkrete Förderverhalten hat, weil sowohl die Anzahl der Förderhilfen als auch ihre effektive Höhe in Bezug auf die Produktabmessungen eine wichtige Rolle spielen. Die notwendige Hydraulikkraft kann berechnet werden als die in Förderbewegung wirkende Gleitkraft, die die erhöhte Reibkraft ausgleicht. Diese Verstärkung des Reibwiderstands kommt durch die Eigenschaften der Förderhilfen (Anzahl, Höhe, Breite) zustande.

Abb. 12.11

Schubkeile zur Unterstützung der Förderbewegung auf einem Schubboden (Foto: Fa. MaB SARL)

Die Schubkeile (siehe Abb. 12.11), die auf einem Schubboden angeschraubt oder aufgeschweißt werden können, bieten ähnliche Vorteile und Nachteile. Auf der einen Seite kann eine vorhersehbare Zwangsförderung erzielt werden; auf der anderen Seite wird das Verstopfungsrisiko erhöht. Zur Auslegung können folgende beispielhaften Richtwerte angegeben werden: Tab. 12.1

Keil als Förderhilfe mit einem Auslegungsbeispiel Allgemeine Faustregel

Auslegungsbeispiel: Leichtverpackungen

Um einen Förderungseffekt zu erzeugen, sollte als Mindesthöhe der Durchmesser oder die Standardhöhe eines repräsentativen Produktes genommen werden.

Plastikflasche mit Durchmesser =

KeilMindestlänge

Damit die Produkte den Keil hoch geschoben werden können, sollte die Rampenlänge ca. 4 Mal der Durchmesser oder die Standardhöhe eines repräsentativen Produktes betragen.

4 x 80 mm =

Anzahl der Keile

Je nach Einbausituation (langer, schmaler oder kurzer, breiter Bunker) sollte ein Brückeneffekt vermieden werden.

Schmaler Bunker, deshalb:

In Abb. 12.11 sieht man, dass der Bunker schmal ist, deshalb sollte ein Brückeneffekt hin zu Bunkerwänden vermieden werden.

Begrenzte Anzahl der Keile, Versetzte Anordnung.

KeilMindesthöhe

80 mm 320 mm

12 Produktkräfte am Schubboden

12.9

75

Reibungskräfte bei negativer Neigung

Fällt die Förderrichtung nach unten ab, ist der Aufwand zur Förderung natürlich niedriger, weil diese negative Neigung beim Fördern hilft. Die notwendige aufzubringende Hydraulikkraft ist geringer als bei horizontaler Förderung. Die Schwerkraft hilft also den Kräften in Förderrichtung. Produktansammlungen mit hohen Adhäsions- oder Kohäsionskräften lassen sich schlecht fördern, geschweige denn gut dosieren. Die diskontinuierliche Förderbewegung des Schubbodens kann aber genutzt werden, um hohe Haftkräfte an einem Boden oder einer Wand zu überwinden. Dieses Überwinden der Haftkraft kann auch dann genutzt werden, wenn andere, klassische Systeme versagen. Bei negativer Maschinenneigung (siehe Abb. 12.12) ist das natürlich einfacher als bei horizontaler Aufstellung.

Abb. 12.12

Notwendige Gleitkraft bei Maschinenneigung

Notwendige Rutsch-Gleitkraft: Mit:

α FG FR F S,G F S,α c Reib FS

F G = F R – F S,G

Gleichung 12.5

= = = = =

Steigungswinkel, Notwendige Gleitkraft (notwendige Hydraulikkraft), Reibkraft, Anteil der Schwerkraft, die auf der Steigung der Förderreichtung entgegenwirkt, Anteil der Schwerkraft, die mit dem Reibungskoeffizient die Reibungskraft erzeugt, die die notwendige Gleitkraft ebenfalls überwinden muss, = Reibkoeffizient = Schwerkraft

Anschauungsbeispiel von Reibungskräften in Flussabfällen: Im folgenden Anschauungsbeispiel erkennt man eine Aufgabenstellung, bei der im Rahmen einer Flusswasser-Entnahme der Betreiber VEOLIA keine sinnvolle Lösung durch eine klassische Container-Lösung mit Schieber oder Abstreifer fand. Zur Gewinnung von Trinkwasser unter Entnahme von Fluss-Oberflächenwasser müssen in einem ersten Prozessschritt grobe Flussabfälle möglichst früh entfernt werden, damit sie nicht nachfolgende Sieb- und Pumpabläufe behindern (SEDIF, 2019). Zu diesen Grobabfällen zählen Holzteile, Plastikabfälle und vor allem im Herbst Blätter. All diese Materialien sind sehr sehr feucht, weil sie direkt dem Flusswasser entnommen werden. Lange Kettenzüge holen die Abfälle aus dem Fluss heraus und werfen sie in bereitstehenden Containern ab. In der Tat hatte der Betreiber das Problem, dass diese Container nahe unter dem Kettenabwurf stehen mussten. Deshalb häuften sich die Abfälle im hinteren Bereich des Containers an. Der installierte Abstreifer (siehe Abb. 12.13a) konnte die hohen Haftkräfte im nassen Produkthaufen nicht überwinden. Das feuchte Laub „blieb kleben“. So wurden die Abfälle nicht gleichmäßig im Container-Volumen verteilt, sondern blieben an der Rückwand haften. Oft musste der Container entleert werden, obwohl nur der hintere Teil befüllt war.

76

12 Produktkräfte am Schubboden

Abb. 12.13 a) Container-Lösung mit Abstreifer (Fotos: Fa. MaB SARL)

b) Vertikaler und horizontaler Schubboden

Die Container-Lösung wurde durch eine doppelte Schubboden-Lösung (siehe 12.13b) abgelöst: Der vertikale Schubboden bricht die Haftung an der rückwärtigen Wand auf und führt dem horizontalen Schubboden den Produktfluss zu. Der horizontale Schubboden verteilt dann das Produkt auf das gesamte Container-Volumen. Je nach Produktfeuchte und Durchsatz können verschiedene Bewegungszyklen programmiert werden:   



Dauerbertrieb zur maximalen Ausbreitung des Materials. Programmierung einer hohen Anzahl von Zyklen des Vertikalschubbodens vor Verteilung auf dem horizontalen Schubboden mit geringer Zyklenzahl. Förderbewegung nach oben oder nach unten, um das Material, das am vertikalen Schubboden haftet, „aufzubrechen“, das heißt: die Haftkräfte zu senken und den lokalen Feuchtegehalt besser zu verteilen. Förderbwegung nach vorne und nach hinten, um das Container-Volumen maximal zu nutzen.

Abb. 12.14

Schubboden-Befüllung mit natürlich getrocknetem Laub und Flussabfällen (Fa. MaB SARL)

Durch die gleichmäßige Verteilung wird das Material aufgelockert und mithilfe von Sonneneinstralung und Windeinwirkung sogar getrocknet (siehe Abb. 12.14). Das Förderverhalten des Schubbodens begünstigt also eine natürliche, direkte Solartrocknung von feuchten Abfallstoffen. Der Betreiber hat so die Anzahl der notwendigen Container-Entleerungen im Vergleich zur ursprünglichen Maschinenlösung erheblich senken und damit Kosten einsparen können.

13 Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

13

77

Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Bohlen eines Schubbodens in Gang zu setzen und zwei Module zu kombinieren, dazu zählen:         

der funktionale Sektor, die Aufbauvariante durch ein paralleles Schubboden-Modul, die Kopf-an-Kopf-Anordnung, die Aufbauvariante durch ein serielles Schubboden-Modul, die Beschickung in zwei Richtungen, die Kaskaden-Anordnung, der vertikale Schubboden, der doppelte horizontale Höhenbegrenzer („Sandwich“), der vertikale Höhenbegrenzer („Käsereibe“).

13.1

Aufbauvariante: funktionaler Sektor

Ein Schubboden ist von Konstruktion eine in Sektoren aufteilbare Fördereinheit. Die kleinste Sektoreneinheit ist die Bohle selbst. Ein größerer Sektor ist eine Gruppe von Schubbohlen, die eine gewisse Nutzbreite abdeckt. Das heißt, dass der Fabrikant im selben Schubboden zwei parallele Sektoren (siehe Abb. 13.1) festlegen kann.

Abb. 13.1

Zwei parallele Sektoren desselben Schubbodens

Dies kann wichtig werden, wenn z. B. der Schubboden einseitig beladen wird und der Betreiber eine Seite öfter entladen will als die andere. Auch kann diese Konfiguration einen Vorteil bieten, wenn das Material zum Entladen von einer Fördereinrichtung, die im 90° Winkel zum Schubboden steht, übernommen wird. Um eine Überladung der nachfolgenden Fördereinrichtung bzw. einen Verstopfer zu vermeiden, können z. B. die beiden Sektoren das Material zeitversetzt in die nachfolgende Einheit übergeben.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_13

78

13 Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

13.2

Aufbauvariante: paralleles Schubboden-Modul

Schubböden können relativ breit gebaut werden. Handelsüblich sind Breiten von 2 bis 3 m. Jedoch ist es sinnvoll, Module nebeneinander, das heißt parallel, zu setzen, wenn z. B. die Materialeinführung oder die Materialabgabe eine solche Überbreite benötigen. Auch kann eine notwendige Pufferlagerkapazität zu einem solchen doppelten oder dreifachen Parallel-Modul (siehe Abb. 13.2) führen.

Abb. 13.2 a)

Beispiel eines überbreiten Schubbodens beim Einbau (Fotos: MaB SARL, 2015)

b)

Nach Einbau ca. 5 m breit (mit zwei parallelen Modulen)

Anschauungsbeispiel: Ein Schubboden-Modul, das in LKWs benutzt wird, ist ca. 2,3 m breit. Zwei Module nebeneinander ergeben also zusammen eine Nutzbreite von ca. 4,6 m. Aus konstruktiven Gründen ist es sinnvoll, die Rahmenkonstruktion im Verbindungsteil zwischen den beiden parallelen Modulen zu schließen. Diese Verbindung zwischen zwei Modulen kann durch eine „tote“ Bohle als Bindeglied gestaltet werden. Eine „tote“ Schubbohle ist eine Schubbohle, die nicht bewegt wird, die aber durch ihr Dichtungssystem eine Dichtheit zwischen bewegten Schubbohlen und nicht bewegten Teilen, wie z. B. einer Bunkerwand, herstellt. Der Produktberg kann ein solches statisches Element, selbst wenn es sich in der Mitte eines Schubbodens bzw. zwischen zwei Schubböden befindet, problemlos überwinden. Der Produktberg wird von den benachbarten Schubbohlen über das unbewegte Bindeglied (siehe Abb. 13.3) hinweg gefördert.

Abb. 13.3

Erster Schubboden (Foto: Rauch, 2015)

Unbewegtes Bindeglied

Zweiter Schubboden

13 Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

13.3

79

Kopf-an-Kopf-Anordnung

Eine einfache und effiziente Aufstellung von zwei Schubböden ist die Anordnung, bei der die beiden Schubböden „Kopf an Kopf“ stehen (siehe Abb. 13.4) und in dieselbe Fördereinheit hineinfördern, die sich zwischen den beiden Bunkern befindet. Dies ist z. B. hilfreich, wenn sich die Produktentnahme in der Mitte der Aufstelllänge befinden soll (Huning, 2020).

Abb. 13.4 a)

Anlagenfoto b) Schema „Kopf-an-Kopf“-Aufstellung mit mittiger Übergabe an die nachfolgende Fördereinheit (Fotos: Fa. Konrad Pumpe, 2019)

Diese Aufstellungsart hat zwar den Nachteil, dass sie doppelt soviel Aufstell-Länge benötigt wie die Parallel-Modul-Aufstellung, aber sie vereinfacht das Beladen, Dosieren und Fördern: 1. Wenn aus dem linken Bunker Material gefördert wird, kann der rechte Bunker still stehen und beladen werden. 2. Die geringe Nutzbreite im Vergleich zur Parallel-Modul-Aufstellung ermöglicht eine größere Dosiergenauigkeit. 3. Die geringe Nutzbreite vereinfacht das Bunkerbeladen mit einem Radlader, der schnell die gewünschte Beladehöhe im Bunker herstellen kann. 4. Die drei zuvor genannten Eigenschaften ermöglichen einen kontinuierlichen und sowohl geometrisch als auch zeitlich gesehen gleichmäßigen Durchsatz ohne Stillstandszeit.

13.4

Aufbauvariante: serielles Schubboden-Modul

Statt zwei Module sich gegenüber gesetzt zu installieren, kann man auch zwei Module hintereinander, also „seriell“ einsetzen (siehe Abb. 13.5).

Abb. 13.5 a)

Serielle Module beim Einbau

80

13 Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

Abb. 13.5 b)

Parallele Module (Fotos: Fa. Belo Groep, 2019)

Durch diese Aneinanderreihung können sehr große Puffervolumina erreicht werden, besonders wenn zusätzlich parallele Module eingebaut werden. Die Übergangszone von einem Schubboden auf den nächsten ist kritisch in dem Sinne, dass das Material kontinuierlich ohne Feinmaterial-Verluste gefördert werden muss.

Flanschverbindung zwischen zwei seriellen Modulen Für diese seriellen Module können von Herstellern sogar konstruktiv Standard-Flanschverbindungen vorgesehen werden:  

In der Bohlenform wird horizontal ein Anschluss-Flanschbild (Westeria, 2020) vorgesehen, das benutzt werden kann, um ein zweites Modul in der horizontalen Verlängerung anzuschrauben. Innerhalb der Bohlen werden seitliche Verstärkungsschienen vorgesehen, die eine vertikale Verschraubung ermöglichen (Cargo Floor, 2020).

Überlappung zwischen zwei seriellen Modulen Auch ohne Flansch kann ein Übergang geschaffen werden. Dazu überlappt der erste Schubboden über den zweiten (siehe Abb. 13.6).

Abb. 13.6

Überlappungsbereich zwischen zwei seriellen Schubböden (Cargo Floor, 2019) ohne Flanschlösung

13 Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

13.5

81

Beschickung in zwei Richtungen

In den bisherigen Anwendungen wurde das Material nur in eine Prozessrichtung geschickt. In dem hier vorliegenden Fall sollen zwei Prozesslinien beschickt werden (sieh Abb. 13.7). Um die Richtungsumkehr zu erreichen, muss der Bewegungsablauf invertiert werden. Dies kann notwendig werden, wenn  unterschiedliche Materialien im Bunker zeitversetzt in zwei verschiedene Prozesslinien gefördert werden sollen oder  die Durchsatzkapazitäten einer einzelnen Linie (mit z. B. geringen Sieb-, Zerkleinerer- oder Verpackungskapazitäten) begrenzt sind, dass der Bunker zwischenzeitlich eine zweite Linie beschicken kann.

Abb. 13.7

13.6

Bunker mit zwei Förderrichtungen

Kaskaden-Aufstellung

Anstatt zwei Schubböden hintereinander zu setzen, kann der zweite Schubboden auch tiefer sitzen und so eine „Kaskade“ zum ersten ausbilden. In der „Kaskaden“-Konfiguration übergibt der Schubboden das Produkt an einen zweiten Schubboden durch freien Fall. Dazu muss der zweite Schubboden in einem Abstand angeordnet sein, der es ermöglicht, einen angemessenen Haufen auf dem zweiten Schubboden entstehen zu lassen, ohne den freien Fall vom ersten Schubboden zu beeinflussen. Durch die vollkommen getrennte Funktionalität der beiden Einheiten, kann z. B. der zweite Schubboden sehr viel schneller laufen und die Schichthöhe des ersten Schubbodens proportional zum Geschwindigkeitsgewinn erniedrigen: Qerster_Schubboden = Herster_Schubboden · B · verster_Schubboden

Durchsatz Mit:

B H v Q

= = = =

Gleichung 12.1

Breite Schichthöhe Vorschubgeschwindigkeit Durchsatz

Berechnungsbeispiel: B = const, Q = const, v2.Schubboden = 3 v1.Schubboden

Daraus folgt: H2.Schubboden = 1/3 H1.Schubboden

Diese Freiheit der Parametrierung zwischen zwei unabhängigen Schubböden kann in speziellen Prozess-Situationen interessant sein, z. B. für einen Trocknungsprozess, bei dem der zweite Schubboden eine andere Funktion hat als der erste (siehe Abb. 13.8).

Abb. 13.8 a)

Aufstellplan eines „Kaskaden“-Trockners (Abbildungen: Fa. MaB SARL, 2016)

b) Teilansicht

82

13 Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

13.7

Vertikaler Schubboden

Ein vertikaler Zuführ-Schubboden ist ein Schubboden, der vertikal oder nahezu vertikal eingebaut ist (siehe Abb. 13.9). Seine Funktion kann demnach nicht das horizontale Fördern von Materialien sein, sondern er ist eher als Dosier- und Zuführhilfe zu verstehen.

Abb. 13.9 a)

Vertikaler und horizontaler Schubboden

b)

Hydraulikzylinder im Container mit doppeltem Schubboden

Die Seitenwände sind in der schematischen Darstellung weggelassen worden. Der vertikale Schubboden befindet sich unter dem Übergabepunkt des Materials. Durch die diskontinuierliche Bewegung des Schubbodens können auch Haufen von feuchtem Material auseinandergerissen und nach unten gefördert werden. Im Knickpunkt zwischen den beiden Schubböden angekommen, übernimmt der horizontale Schubboden den Materialberg. Diese Anordnung ersetzt eine Standard-Dosierhilfe, wenn eine große Nutzbreite nötig ist oder wenn eine Dosiereinheit sich mit klebrigem Material festsetzen würde. Vorstellbar ist es auch, dass die hier nicht gezeigten Seitenwände jeweils durch einen solchen vertikalen Schubboden ersetzt werden. Anwendungsfälle können ungeschickt konzipierte Pufferlager sein, in denen sich Toträume architektonisch nicht vermeiden lassen und sich regelmäßig unbewegte Produktberge auf und an Blechabdeckungen bilden, deren Verbleib z. B. ein hygienisches Problem darstellen kann.

13.8

Horizontaler Höhenbegrenzer („Sandwich“)

Eine ähnliche Dosierhilfe kann ein zweiter paralleler Schubboden als horizontaler Höhenbegrenzer darstellen. Dazu wird ein zweiter Schubboden in einem bekannten Abstand zum eigentlichen FörderSchubboden installiert (siehe Abb. 13.10). Für gepresste Ballen, die geöffnet werden sollen, kann z. B. dieser Abstand die Höhe eines Ballens sein. So hilft der zweite Schubboden den Ballen zu fördern, zum Teil zurückzuhalten und ebenfalls die obere Schicht des Ballens abzutragen:

Abb. 13.10 a)

Zwei horizontale Schubböden („Sandwich“)

b)

Konfiguration, um gepresste Ballen zu öffnen

Damit diese Maschinenaufstellung funktioniert, muss die Ballenhöhe immer recht ähnlich sein. Wären sehr kleine Ballen zu erwarten, könnten diese unter dem horizontalen Höhenbegrenzer durchlaufen, ohne „aufgerieben“ zu werden. Der Vorteil dieser Aufstellung ist natürlich die Zwangsführung bei bekannter Ballenhöhe. Ballen mit ähnlichen Höhen werden immer auf die gleiche Weise geöffnet. Gerade bei stark komprimierten Produkten kann dies ein entscheidender Vorteil gegenüber anderen Aufstellungsvarianten sein. Der horizontale Höhenbegrenzer sollte Messer bzw. funktionale Kanten und Ecken besitzen, die auf das jeweilige Produkt abgestimmt sein sollten.

13 Sektorielle/modulare Bewegungsvarianten

13.9

83

Vertikaler Höhenbegrenzer („Käsereibe“)

Eine andere Dosierhilfe kann ein zweiter vertikaler Schubboden darstellen (siehe Abb. 13.11), der in speziellen Anwendungen eine Dosierwalze oder Ballenaufreiss-Vorrichtung ersetzen kann.

Abb. 13.11 a)

Gesamtansicht eines Bunkers mit „Käsereibe“ (Fotos: Fa. Cargo Floor, 2019)

b)

Teilansicht einer „Käsereibe“ mit langen Abfräs-Elementen

Der Vorteil dieser Maschinenaufstellung ist der freie Fluss des Materials, das vom Ballen „abgeschabt“ worden ist. Je nach der Größe der Funktionaldurchgänge bleibt das vereinzelte Material auf dem Ballen liegen oder kann frei nach unten durchfallen. So kann eventuell auch Material, das nur zum Teil vereinzelt wurde, noch ein zweites Mal vom senkrechten Höhenbegrenzer bearbeitet werden. Der Nachteil dieser Aufstellung im Vergleich zur horizontalen Höhenbegrenzung ist die fehlende Zwangsführung. Es kann kein Druck zwischen der vertikalen Höhenbegrenzung und dem Schubboden-Förderer hergestellt werden. Das Material kann im schlimmsten Fall einfach nach hinten gedrückt werden, ohne dass die Ballen geöffnet werden.

Abb. 13.12

Zwei „Käsereiben“ in „Kopf-an-Kopf“-Anordnung

Es kann interessant sein, eine doppelte Ballenöffnungsfunktion durch eine „Kopf-an-Kopf“Konfiguration zu erzielen (siehe Abb. 13.12). Wie oben beschrieben, kann es mehrere Arbeitsschritte dauern, bis das Material wirklich vereinzelt worden ist. Deshalb ist eine doppelte Zuführung sinnvoll, um einen größeren Durchsatz zu erzielen.

85

Teil III: Schüttgut-Pufferlager 14

Pflichtenheft für Schüttgut-Pufferlager

In diesem Kapitel werden die Anforderungen an ein typisches Schüttgut-Pufferlager formuliert. Als Anschauungsbeispiele werden stationäre Schubböden gezeigt, die diese Forderungen des Pflichtenheftes erfüllen.

14.1

Container- und containerloses Lager bei der Anlieferung

Die typischen Anforderungen an ein stationäres Lager können von den Bedingungen des Straßenoder des See-Transports herrühren. Unter den trailer- und containerabhängigen Lagern können folgende Standardauslegungen genannt werden:   

LKW-Schubboden mit Standardlänge (ca. 13 m) und Standardbreite (ca. 2 m) z. B. nach deutscher Straßenverkehrsordnung (StVO). Seecontainer mit Standardlänge 20 oder 40 Fuß nach Norm ISO 668. Hakenlift-Container oder Abrollcontainer-Transportsystem (ACTS) zur Kombination von Schienenund Straßentransport nach Norm DIN 30722.

Eine solche Anbindung an das Transportsystem ermöglicht eine gute Rentabilität für den stationären Prozess. Sie ergibt Sinn, wenn dieser von den regelmäßigen Produktanlieferungen direkt abhängt. Ein herkömmlicher Anwendungsfall zum containerlosen Abladen von LKW-Schubböden zeigt die Abb. 14.1. Der LKW-Schubboden lädt direkt in ein stationäres System ab.

Abb. 14.1

Schubboden-Bunker beim LKW-Abladen (Foto: Fa. Hidrasol, 2019)

Besondere containerlose Lösungen für die Logistik-Infrastruktur einer Anlage können folgendermaßen ausgelegt sein: 



Ein LKW-befahrbarer Schubboden gibt die Möglichkeit, dass ein LKW z. B. im Rückwärtsgang auf den stationären Schubboden auffährt und den Produktberg dort ablädt (Cargo Floor, 2020). So wird das Umschichten durch einen Radlader vermieden. Eine Absackanlage fängt im Auslassbereich das Schüttgut beim Entladen des LKWs auf (Knapen Trailers, 2020).

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_14

86

14 Pflichtenheft für Schüttgut-Pufferlager

14.2

Nacht- und Wochenend-Prozesspufferlager

Eine Zusatzanforderung zur Berechnung des Pufferlagers ist die Notwendigkeit, über Nacht oder während des Wochenendes den Prozess weiter zu beschicken, ohne dass zusätzliche Anlieferungen möglich sind. In dem Fall muss das Pufferlager je nach Stundendurchsatz ausgelegt werden. Rechenbeispiel für ein Nachtlager Stundendurchsatz Q

5 t/h

Produktdichte d

1 t/m

3

Vorratsdauer T Notwendiges Pufferlager P

12 h =

Q/dT

=

60 m

3

Rechenbeispiel für ein Wochenende Stundendurchsatz Q

2 t/h

Produktdichte d

0,1 t/m

3

Vorratsdauer T Notwendiges Pufferlager P

14.3

60 h =

Q/dT

=

1.200 m

3

Chargen-/Los-Lager bzw. prozessbedingtes Lager

Bei einer prozessinternen Produktion können Zwischenprodukte oder Endprodukte entstehen, die in einem dem Prozessergebnis angepassten Pufferlager gespeichert werden. Dazu müssen Einbauhöhe, Breite, Speichervermögen, Fördergeschwindigkeit etc. den Prozessbedingungen genügen (Umweltbundesamt, 2006). In den folgenden Abbildungen sieht man Pufferlager unter einer Sortierkabine in einer Sortieranlage. In einem solchen Pufferlager werden Wertstoffe gelagert, bevor sie zu Ballen gepresst werden oder/und zum Abtransport weitergefördert werden. Die Abb. 14.2 und 14.3 zeigen eine solche Anordnung mit Boxenwänden aus Blech- oder Holzbalken.

Abb. 14.2

Schubboden-Bunker mit Holzwänden (Foto: Fa. MaB SARL, 2011)

Abb. 14.3

Bandförderer-Bunker mit Blechwänden (Foto: Fa. Bollegraaf, 2020)

14 Pflichtenheft für Schüttgut-Pufferlager

14.4

87

Pufferlager vor Auslieferung

Es kann sinnvoll sein, ein Pufferlager zu füllen, bevor ein Produkt ausgeliefert wird. Das ist z. B. der Fall, wenn ein Altpapier-Puffer gefüllt wird. Der Sinn einer solchen Pufferlösung erklärt sich aus dem hohen Schüttgewicht sowie dem hohen Durchsatz, der ein umfangreiches Schüttgutlager auf dem Hallenboden notwendig machen würde. Zur LKW- oder Bahnbeladung würde dann ein erheblicher Zeitaufwand für den Radlader bzw. Schaufelbagger entstehen. Dieses Problem kann vermieden werden, wenn das Pufferlager in der Höhe oberhalb der LKW- oder Bahnverladung verbleibt und so bei Ankunft des LKWs bzw. Zugs geöffnet wird. Dabei kann der LKW sowohl im rechten Winkel zur Schubboden-Achse vorfahren (siehe Abb. 14.4) als auch unter dem Schubboden hindurch in Achsrichtung (Walkliner, 2020) zum Abwurfpunkt heranfahren.

Abb. 14.4 a)

14.5

Hochlager für Altpapier-Abtransport (Fotos: Zweckverband Valor’Aisne, 2020)

b) Abwurfbereich

Förderoberfläche und notwendige Einbaufläche

Das Pufferlager besitzt eine Förderoberfläche, die von der Fördereinrichtung bewegt wird, um das Schüttgut weiterzufördern. Diese Förderoberfläche kann auch Nutzfläche oder „Netto“-Fläche des Pufferlagers genannt werden. Definitorisch ist die notwendige Einbaufläche des Pufferlagers die „Brutto“-Fläche, die zum Betrieb der Fördereinrichtung benötigt wird. Der Schubboden besitzt eine durch die Schubbohlen bewegte Förderfläche und unbewegte Seitenbleche (siehe Abb. 13.2), die zusammen die Förderoberfläche bilden. Für die notwendige Fläche müsen die Seiten- und Rückwandflächen mitgezählt werden. Der Antrieb durch Hydraulikzylinder, die unter der Förderoberfläche installiert werden, erhöht demnach nicht die notwendige Fläche. Auch das Hydraulikaggregat kann im Normalfall unter der Förderoberfläche platzsparend verbaut werden.

14.6

Notwendige Einbauhöhe

Die notwendige Einbauhöhe ergibt sich aus dem Förderprinzip, das im Schüttgut-Pufferlager benutzt wird. Dazu gehören alle Einrichtungen, die notwendig zum Förderprinzip sind. Die notwendige Einbauhöhe eines Schubbodens wird durch zwei Baugruppen bestimmt. Die beweglichen Schubbohlen ergeben jeweils eine eigene Bauhöhe. Der statische Unterbau besteht im Normalfall aus einer Gleitschiene unter der Bohle und dem Bodenblech. Zusammen ist der statische Unterbau also z. B. weniger als 50 mm hoch. Die mobile Bohle erhöht die Bauhöhe um 10–20 mm. Dieses Beispiel zeigt, an welchem Punkt ein Schubboden kompakt gebaut werden kann. Diese Einbauhöhe liegt deutlich unter der notwendigen Einbauhöhe vergleichbarer Techniken wie Bandförderer oder Kettenförderer, die jeweils eine Einbauhöhe von ca. 400–500 mm erfordern. Für ein Pufferlager kann aber diese Einbauhöhe dann von Bedeutung sein, wenn z. B. die Beladehöhe für einen Radlader davon abhängt oder wenn z. B. der Einbau zwischen anderen Fördereinrichtungen eine geringe Einbauhöhe zu einem Auswahlkriterium macht.

88

14 Pflichtenheft für Schüttgut-Pufferlager

14.7

Flächenlast

Die Belastung einer Fördereinrichtung kann durch die Beschreibung der Flächenlast, die auf der Förderfläche wirksam wird, definiert werden. In einem LKW mit Schubboden ist eine solche Flächenlast 2 1,5–2 Tonnen/m . Dadurch kann auch bei schweren Produkten wie z. B. Altpapier (Sutco, 2020) eine relativ große Pufferlagerhöhe erreicht werden, weil die Flächenlast bei Schubböden deutlich höher liegt als z. B. bei Bandförderern. Durch die große Pufferlagerhöhe erreicht man z. B. eine kompakte Bauweise für große Volumen und dadurch ein niedriges Maß an notwendiger Hallenfläche. In der Abb. 14.5 sieht man die Werksabnahme eines Schubboden-Bunkers mit Dosierwalze und einer Pufferlagerhöhe von 3 m.

Abb. 14.5

14.8

Werksabnahme für einen Schubboden-Bunker mit Pufferlagerhöhe von 3 m (Foto: Rauch, 2010)

Variation der Fördergeschwindigkeit

Je nach Anwendung können die Anforderungen an den Durchsatz der Pufferlager-Fördereinrichtung sehr unterschiedlich sein. Um einen hohen Durchsatz zu erzielen, ist die große Pufferlagerhöhe von Nutzen. Um einen niedrigen Durchsatz zu erreichen, kann die Förderbewegung verlangsamt werden. Der Schubboden kann durch eine durchflussregelbare Pumpe oder durch eine Zeitschaltung verlangsamt werden. Eine zweite Möglichkeit bei einem Schubboden als diskontinuierliche Fördereinheit ist die Hubverkürzung, die in Abb. 14.6 gezeigt wird.

Abb. 14.6

Zwei verschiedene Bohlenhübe durch unterschiedlich positionierte Näherungsschalter (Foto: Fa. MaB SARL, 2017)

14 Pflichtenheft für Schüttgut-Pufferlager

89

Eine Blech-„Fahne“ fährt – je nach Programmeinstellung – den kürzeren bzw. den längeren Hub ab. Der jeweilige Näherungsschalter begrenzt den effektiven Hub vom maximal möglichen Hydraulikzylinder-Hub. Die Position des jeweiligen Näherungsschalters kann vom Bediener auf der Schiene frei gewählt und per Sicherungsschraube eingestellt werden. Ein kurzer Bohlenhub ist nützlich bei kleinem, genau dosiertem Durchsatz. Ein langer Hub ermöglicht einen großen Durchsatz. Je nach Anwendung können die Anforderungen an die Förderart sehr unterschiedlich sein. In manchen Anwendungen ist eine kontinuierliche Beschickung sehr hilfreich, in anderen wird eine diskontinuierliche („Stop&Go“) gewünscht.

14.9

Antriebsart

Die Antriebsart sollte ermöglichen, dass das Lager mit einer gewählten Fördergeschwindigkeit geleert werden kann. Der Förderantrieb sollte die Einbaumaße nicht unnötig vergrößern, das heißt idealerweise liegen Nutzhöhe und -breite nahe an der notwendigen Einbauhöhe und -breite. Der Krafteintrag sollte ebenfalls platzsparend und möglichst direkt sein, um Wirkungsverluste zu vermeiden. Der Schubboden beinhaltet die elegante Lösung, dass hohe Hydraulikkräfte mithilfe der doppelt wirkenden Zylinder sehr nahe unter das zu fördernde Produkt eingetragen werden. Durch diesen lokalen Krafteintrag ist auch eine Begrenzung in der Nutzbreite nahezu ausgeschlossen.

14.10 Zusammenfassung Der Schubboden besitzt in Bezug auf das Pflichtenheft eines stationären Schüttgut-Bunkers genau benennbare Vor- und Nachteile: Tab. 14.1

Vor- und Nachteile des Schubbodens als stationäres Schüttgut-Pufferlager

Antriebsdefinition

Die Schubboden-Fördertechnik besticht durch die hydraulische Krafteintragung. Dadurch hat der Schubboden aber auch einen finanziellen Nachteil z. B. gegenüber einem Bandförderer, der nur einen kleinen Getriebemotor benötigt. In dieser Hinsicht hat sich der Schubboden selten als kleine und/oder preiswerte Fördereinrichtung durchgesetzt, weil es immer einfachere und kleinere Lösungen gibt. In Abgrenzung zu Pufferlagern mit Bandförderer ist der Schubboden meist unterlegen, wenn Nutzlängen kleiner 6 m, Nutzbreiten kleiner 1,5 m oder Nutzhöhen kleiner 1,5 m angefragt werden.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Beim Schubboden kann eine Nutzbreite unterteilt werden in eine dank der Bohlen bewegte Breite und eine unbewegte Breite, die meist den Übergang zur Bunkerwand oder zwischen zwei parallelen Modulen ausbildet.

Notwendige Einbauhöhe

Die Schubbohlen-Höhe ist entscheidend für die Einbauhöhe, weil andere Einrichtungen wie die Zylinder oder das Hydraulikaggregat je nach Einbausituation versetzt werden können.

Verschleißteile

Die Maschinenteile im Kontakt mit dem Produkt (Bohlen-Oberfläche) oder in Reibung untereinander (Bohlen-Dichtungen, Bohlen zur Auflagefläche) stellen die Verschleißteile da. Diese sind identifizierbar und quantifizierbar. Durch die Trennung einer Produkt- und einer Maschinenzone ist der produktbedingte Verschleiß bei dieser Fördertechnik nahe Null. Die Reibung der Maschinenteile untereinander hängt von den Einsatzbedingungen ab (Temperatur, Staubeindringung, Frequenzzahl), ist aber aufgrund der mechanisch tolerierbaren Reibungsflächen bekannt.

Flächenlast und Lagerhöhe

Hohe Flächenlasten können erzielt werden, weil die Stützstruktur des Schubbodens gemäß der notwendigen Flächenlast verstärkt werden kann.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Durch eine bekannte Pumpentechnik, Näherungsschalter und eine Konfigurierung der Bewegungsabläufe kann die an sich diskontinuierliche Fördertechnik zu einer quasi kontinuierlichen Fördertechnik gestaltet werden und verschiedene Fördergeschwindigkeiten eingegeben werden.

90

15 Stationäre Schubböden

15

Stationäre Schubböden

Stationäre Schubböden müssen andere Anforderungen erfüllen als mobile Schubböden. Ihre Eignung wird untersucht sowie ihre konstruktiven Grenzen. Beispiele von Maschinenkonstruktionen werden vorgestellt.

15.1

Eignung der Schüttgut-Schubboden-Bunkersysteme

Ein Schüttgut-Pufferlager, das dem Pflichtenheft des Betreibers entspricht, kann durch einen Schubboden erstellt werden: Tab. 15.1

Eignung eines Schubbodens als Schüttgut-Pufferlager

Antriebsdefinition

Das im Bunker gelagerte Material wird nach dem Antriebsprinzip der Gleitreibung durch die Schubbohlen nach vorne gefördert. Dabei können die einzelnen Bohlen durch einen Zylinder angetrieben werden oder eine Gruppe von Bohlen anhand einer Kraftübertragungstraverse.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Die Bohlen eines Schubbodens überdecken vollständig die Förderfläche. Nicht bewegte Bereiche sind z. B. „tote Bohlen“, die also nicht an der Förderbewegung teilnehmen.

Notwendige Einbauhöhe

In der klassischen Konfiguration, in der die Zylinder unter den Schubbohlen laufen, muss die notwendige Einbauhöhe demnach sowohl die Schubbohlen und ihre Führungen wie auch die Zylinder umfassen. In einer Aufstellung, in der die Zylinder im Rückraumbereich verdeckt hinter einer Blechkapselung auf den Schubbohlen liegen, kann die notwendige Einbauhöhe auf die Bohlen und ihre Führungen reduziert werden.

Verschleißteile

Als Verschleißteile werden gemeinhin die Hydraulikzylinder angenommen, weil ihre Dichtheit sich mit der hohen Zahl der Bewegungen abnutzt. Über die wirkliche Abnutzung der Gleitflächen der Schubbohlen herrscht bei stationären Anlagen Uneinigkeit, inwieweit eine Abnutzung feststellbar ist.

Flächenlast und Lagerhöhe

In der Auslegung des Schubbodens können sowohl der Zylindertyp als auch die Bohlenart gewählt werden. Eine Flächenlast von 2.0002 3.000 kg/m ist möglich. Eine Lagerhöhe von 3–4 m ist möglich.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Je nach Zylinder- und Pumpenwahl sind verschiedene Fördergeschwindigkeiten erreichbar.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_15

15 Stationäre Schubböden

15.2

91

Auslegungsgrenzen für stationäre Schubböden

Während die Auslegungsgrenzen der LKW-Schubböden vor allem durch die StraßenverkehrsZulassungsordnung bestimmt werden, sind die Grenzen für stationäre Schubböden eher mechanischer Natur. Tab. 15.2

Maximalwerte für stationäre Schubböden

Maximales Produktgewicht

Die Zylinder-Bohlen, das heißt ein Hydraulikzylinder pro Schubbohle, ermöglichen, sehr hohe Horizontalkräfte in eine Bohle einzuleiten, um hohe Produktgewichte zu fördern. Weil die Zylindergrößen unbegrenzt sind, kann man nicht von einem maximalen Produktgewicht sprechen. In der Biogastechnik werden die Zylinderbohlen eingesetzt, 2 um Flächengewichte von bis zu 3.000 kg/m zu fördern.

Maximale Länge

Durch serielle Schubboden-Module können Gesamtlängen von über 30 m erzielt werden.

Maximale Breite

Durch parallele Schubboden-Module können Gesamtbreiten von 6 oder 9 m erzielt werden.

Maximales Puffervolumen

Durch serielle und parallele Schubboden-Module können sehr große Puffervolumen erzeugt werden. Der begrenzende Faktor ist eher die Wirtschaftlichkeit von so großen Pufferlagern. Nach Stand der Technik werden dann solche Pufferlager durch Schubstangenförderer (Rechenförderer) betrieben.

Maximale Lagerhöhe

Durch die Zylinder-Bohlen können Produkte, die bis zu 3–4 m hoch aufgehäuft sind, problemlos gefördert werden. Der begrenzende Faktor ist eher der dosierte Auslass in den nachfolgenden Prozess.

Minimale Einbauhöhe

Bei besonders kleinen Schubboden-Konstruktionen, wie z. B. den Miniatur-Schubböden oder die Kantblech-Schubbohle, können die Einbauhöhen auf weniger als 100 mm reduziert werden.

Maximale Fördergeschwindigkeit

Die maximale Fördergeschwindigkeit kann sehr hoch sein, weil im Gegensatz zu anderen Fördersystemen beim Schubboden eine sehr hohe Beladehöhe (3–4 m) nach vorne gefördert wird. Die Abladege3 schwindigkeit von LKW-Schubböden, z. B. 90 m in 15 Minuten, ist schon sehr hoch. Es gibt keinen technischen Einsatzbereich, in dem eine solche, extreme Förderleistung überhaupt angefragt wird, weil der nachfolgende Prozess diesen hohen Durchsatz dann auch verarbeiten müsste.

92

15 Stationäre Schubböden

15.3

Wahl verschiedener Schubboden-Bunkersysteme

Ein Schüttgut-Pufferlager, das dem Pflichtenheft des Betreibers entspricht, kann durch verschiedene Bunkersysteme verwirklicht werden. Die wichtigsten Auslegungsparameter sind dabei die Pufferlager-Nutzhöhe, -Nutzlänge und -Nutzbreite. Punktuelle Beispiele verschiedener Hersteller sollen hier als Orientierung für die auf dem Markt erhältlichen Varianten gegeben werden: Tab. 15.3

Vergleich verschiedener Bunkersysteme

BunkerTypenbezeichnung D 18

Hersteller

Bunkerwand

Höhe

Breite

Länge

(Quelle)

[m], ca.

[m], ca.

[m], ca.

BRT Hartner

Baustahl

1,7

1,8

12

Baustahl

1,85

2,4

16,5

Baustahl

1

1,3

3

Baustahl

1

2,0

4

Baustahl

1

2,5

6

3

2

6

3

2,5

10

3,5

3,5

14

(Eggersmann, 2020) D 24

BRT Hartner (Eggersmann, 2020)

„Mikro“ SchubbodenTrockner

Gerdes GreenSolutions

„Mittlerer“ SchubbodenTrockner

Gerdes GreenSolutions

„Großer“ SchubbodenTrockner

Gerdes GreenSolutions

Big Mix 35-2500

Konrad Pumpe GmbH

Edelstahl

(Pumpe, 2020)

V2A

Konrad Pumpe GmbH

Edelstahl

(Pumpe, 2020)

V2A

Konrad Pumpe GmbH

Edelstahl

(Pumpe, 2020)

V2A

Westeria

Beton

2,8

3

5,5

Beton

2,8

3

11

Beton

2,8

3

16,5

Big Mix 80-3000 Big Mix 150-4000 MFB-B 55

Gerdes GreenSolutions, 2020) Gerdes GreenSolutions, 2020) Gerdes GreenSolutions, 2020)

(Westeria, 2020) MFB-B 110

Westeria (Westeria, 2020)

MFB-B 165

Westeria (Westeria, 2020)

16 Produktbedingte Sekundäreffekte

16

93

Produktbedingte Sekundäreffekte

Die im Folgenden beschriebenen Sekundäreffekte der Produkteigenschaften sind Phänomene, die bei Förder-, Dosier- und Zerkleinerungsvorgängen entstehen unter der Einwirkung der Förderelemente, der Förderart und anderer Maschinenteile sowie deren Merkmale.

16.1

Abrasion

Die abrasive Wirkung von verschiedenen Produkten kann an den Arbeitsflächen von dynamischen Pufferlagern und Dosierern/Zerkleinerern festgestellt werden. Die folgende Abb. 16.1 zeigt ein Schubboden-Pufferlager für Verpackungsabfälle, die durch Reibung an der Bunkerwand bzw. auf dem Förderelement spiegelglatte Fläche verursacht haben.

Abb. 16.1

Abrasives Material macht Arbeitsflächen spiegelglatt (Foto: Rauch, 2017)

Deshalb ist eine Fördereinrichtung, die keinerlei hervorstehende Maschinenteile hat, wie z. B. Förderwinkel in einem Kettenförderer, vorteilhaft, weil dadurch das Risiko der Abrasion und der Abnutzung im Allgemeinen gemindert wird.

16.2

Dichtungsverschleiß

An Lippen- und Gummilappendichtungen können Dichtungsprobleme durch Abnutzung auftreten: Der Übergang zu den Seitenwänden eines Bandförderers wird meist durch eine Gummilappendichtung bewerkstelligt. Dieser Gummilappen kann durch abrasives Material wie z. B. Glassplitter, Staub, Asche etc. schneller verschleißen als bei weniger aggressiven Produkten. Aus diesem Grund werden die Bänder als Verschleißteile ausgeführt, die aufgeschraubt und somit schnell auswechselbar sind. Schubbohlen untereinander sind bei Aluminiumausführungen oft mit Lippendichtungen bestückt, die bei erhöhter Bewegungszahl verkürzte Lebenszeiten haben. Eine solche Lippendichtung in einer Schubbohle kann als Dichtband (siehe Abb. 16.2) ausgeführt werden und in einem Stück über die gesamte Länge einer Bohle ausgewechselt werden.

Abb. 16.2 a)

Dichtband (Fotos: Fa. Cargo Floor, 2019)

b) Seitliches Dichtband eingebaut

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94

16 Produktbedingte Sekundäreffekte

16.3

Brückenbildung und Verstopfungsrisiko

Produkte können Hohlräume ausbilden, in denen Rotoren, Wellen oder Schneckenförderer sich drehen, ohne die Produkte zu fördern. Dazu bilden mehrere Produkteinheiten eine „Brücke“ zwischen dem Produkthaufen und einem Maschinenteil, z. B. mit einer Bunkerwand oder auch – bei großen Haufenkräften – innerhalb eines Produkthaufens. Eine solche Brückenbildung kann durch eine spezifische Partikelgröße, durch zu nahe Seitenwände in einem Bunker, durch eine unzureichende Abwurfhöhe zum nachfolgenden Schneckenförderer, durch Produktfeuchte usw. verstärkt werden. Für alle Förder- und Dosiereinrichtungen bedeutet eine Verstopfung meist einen Betriebsstillstand. Deshalb sollten die Parameter und Eigenschaften, die das Verstopfungsrisiko steigern, begrenzt bzw. gemindert werden. Natürlich sind Produkteigenschaften wie Verdichtungsfähigkeit, Federwirkung (Möglichkeit zur ursprünglichen Form zurückzukehren), Produktfeuchte, Feinanteil (siehe Sägespäne), Anteil an sehr großen Partikeln (siehe Kartonagen) Merkmale, die das Verstopfungsrisiko erhöhen, ohne dass die jeweiligen Maschineneigenschaften schlecht ausgelegt sind. Auch typische Konstruktionsfehler können ein Verstopfungsrisiko herbeiführen, ohne dass das jeweilige Produkt besonderen Einfluss auf das Maschinenverhalten zeigt. Zu diesen Fehlern gehören Verengungen des Durchgangsraums, Beibehaltung des Durchgangsraums trotz Förderrichtungsumkehrung, hervorstehende Maschinenteile, rauhe Oberflächen, die das Ansammeln von Produkten erleichtern, zu geringe Neigungen bei Schwerkraftförderung, zu geringe Fallhöhen zwischen zwei Fördereinrichtungen etc. Eine Prozessanalyse bezüglich der (oben genannten) Risiken zur Brückenbildung, Produktzunge, Wickler und Verhaker sollte ebenfalls durchgeführt werden, wobei sowohl die Produkteigenschaften als auch die Maschineneinrichtungen und schließlich ihre Wechselwirkung analysiert werden sollten. Oft tritt ein Verstopfungsrisiko erst in der Wechselwirkung von einer an sich unkritischen Produkteigenschaft mit einer an sich banal aussehenden Maschineneinrichtung auf. Aus diesem Grund muss Material aufgehäckselt werden, um eine Verstopfung präventiv zu vermeiden. Dies erscheint sinnvoll in stationären Anwendungen und auch in LKW-Anwendungen. Deshalb ist nach Herstellerangaben auch eine Zwangsförderung im LKW-Schubboden sinnvoll, um die Abladung zu beschleunigen (siehe Abb. 16.3).

Abb. 16.3

16.4

Schubboden-Entladung für Feinstoffe unter Verwendung der verfahrbaren Rückwand (Foto. Fa. Fliegl Trailers, 2018)

Haufenkräfte, Produktlawine und Produktzunge

Je nach Produktart, Produktfeuchte, Partikelgröße und Selbstverdichtung (z. B. nach Abladung von einer Rampe in ein Zwischenlager) bilden sich Adhäsionskräfte aus, die dazu führen, dass nicht mehr die einzelnen Partikel gefördert und dosiert werden, sondern nur noch zusammenhängende Teile des Haufens. Aus diesem Grund kann das Verstopfungsrisiko erhöht, die Entstehung einer „Produktzunge“ begünstigt oder auch ein plötzliches Abbrechen eines Produkthaufens beobachtet werden, das in der Literatur auch als „Erdrutsch“ oder „Produktlawine“ bezeichnet wird. Diese Adhäsionskräfte können z. B. dazu führen, dass ein Produkthaufen in eine Richtung gefördert wird und nicht am Ende des Förderers abbricht, sondern sich weiter horizontal voranschiebt. Dieses Phänomen ist bekannt bei Kartonagen- oder Papierhaufen, bei denen jeweils große Adhäsionskräfte auftreten.

16 Produktbedingte Sekundäreffekte

95

Eine solche „Produktzunge“ ist ein kontinuierlicher Produktberg, der sich nach Ende der Fördereinrichtung, hier: nach einem Schubboden, fortpflanzt und verspätet abbricht. In der Abb. 16.4 wird dieses Phänomen für Pferdemist veranschaulicht.

Abb. 16.4

16.5

„Produktzungen“-Effekt: Pferdemist reicht über das Ende der Schubbohlen hinaus (Foto: Fa. Gerdes AG, 2020)

Wickler und Verhaker

Es gibt Produktarten wie Folien, Bänder, Säcke oder Textilien, die sich um eine Welle, Achse oder einen Rotor wickeln, wie es die Abb. 16.5 zeigt.

Abb. 16.5

Wickler um Dosierwalze (Foto: Rauch, 2015)

Einen ähnlichen Effekt können Produktarten haben, die sich um hervorstehende Maschinenteile wie Schneidezähne, Dosiereinrichtungen oder auch Förderwinkel eines Kettenförderers ansammeln und sich daran „verhaken“.

16.6

Oxidation

Es gibt Produktarten, die eine chemische Reaktion an den metallischen Oberflächen auslösen. Das können Kartoffeln sein, die mit den Aluminiumbohlen eines Schubbodens oxidieren. Es gibt aber auch Salze, die Metalle angreifen. Eine solche Korrosion durch Salze ist in der Abb. 16.6 zu sehen.

Abb. 16.6 a)

Oxidation auf einem Schubboden (Fotos: Fa. Knapen Trailers, 2019)

b)

Schutzfolie

Oft ist nur die Abdeckung, z. B. durch eine Schutzfolie, oder eine spezifische Behandlung der metallischen Oberfläche eine Lösung.

96

17 Prozess-Schnittstellen

17

Prozess-Schnittstellen

17.1

Schnittstelle zu vorangegangenen Aggregaten

Die Beladung eines Schubbodens erfolgt meist auf zwei Arten: 



Durch eine diskontinuierliche Beladung per Radlader, Bagger oder Greifer: So können aus einem (großen) statischen Lager Produkte entnommen und dem (kleinen) dynamischen SchubbodenLager zugeführt werden. Durch eine kontinuierliche Beladung per Förderband oder Schneckenförderer. In diesem Fall kann der Schubboden-Aufgabebunker komplett eingehaust werden. Dies hat besonders dann Vorteile, wenn sich ein hoher Staubanteil im Produkt befindet oder aus anderen, z. B. hygienischen Gründen eine luftdichte Abtrennung von der Umgebung sinnvoll ist.

17.2

Schnittstelle zu nachfolgenden Aggregaten

Die Überleitung des Produkts an nachfolgende Aggregate kann mit oder ohne Dosiereinrichtung durchgeführt werden. Dabei sind drei Merkmale wichtig:   

Die Position des nachfolgenden Förderbands: Das Förderband kann in Maschinenachse zum Schubboden oder z. B. im rechten Winkel dazu aufgestellt werden. Die Art des Auslaufs des Schubbodens: Der Auslauf kann unterstützt oder frei ausgeführt werden, was einen Einfluss auf die Produktförderung hat. Je nach Art des nachfolgenden Aggregats, wie z. B. einfache Dosiereinheit, Zerkleinerer, Mischer usw., muss der Schubboden angepasst werden, um dem Pflichtenheft der maschinengerechten Zuführung zu entsprechen.

17.2.1

Position des nachfolgenden Förderbands

Das nachfolgende Förderband (oder die jeweils gewählte Fördereinrichtung) kann in Richtung der Maschinenachse des Schubbodens positioniert werden oder im rechten Winkel dazu. Für beide Anlagenkonfigurationen gibt es prozesstechnische Vor- und Nachteile: Weiterförderung des Produkts in Richtung der Schubboden-Maschinenachse: 

Nachteil durch mögliche Einschnürung: Bei dieser Aufstellungsvariante sollten der Schubboden und das nachfolgende Förderband ähnliche Nutzbreiten haben. Jedoch sind Band- oder Schneckenförderer oft sehr viel schmaler als ein Schubboden, obwohl sie durch erhöhte Fördergeschwindigkeiten durchaus den gleichen Durchsatz wie ein Schubboden haben kann. Ist die nachfolgende Fördereinrichtung also schmaler als der vorhergehende Schubboden, muss mithilfe einer vergrößerten Abwurfhöhe die Schubboden-Nutzbreite im Übergangsbereich eingeschnürt werden. Jedoch kann eine Verengung um mehr als 500 mm bei manchen Produkttypen zu Verstopfung führen.



Vorteil durch Erhalt der Förderrichtung: Werden Produkte gefördert, deren Länge kritisch ist, wie z. B. Holzstämme oder große Plastikfolien, kann die kontinuierliche Förderungsrichtung dieser Anlagenkonfiguration hilfreich sein, Produktblockaden zu vermeiden.



Vor- und Nachteil einer kontinuierlichen Belegung: Die kontinuierliche Belegung des Schubbodens, das heißt die Befüllhöhe auf der Nutzbreite verteilt, bleibt auch auf dem nachfolgenden Förderband erhalten, wenn dieses in Achsrichtung steht. In manchen Anwendungen ist es aber von Nutzen, dass die Produkte durch den Abwurf auf das folgende Förderband durchmischt werden. Dieser Durchmischungseffekt wäre beim Wechsel der Förderrichtung, durch ein in rechtem Winkel zum Schubboden stehendes Förderband, natürlich groß.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_17

17 Prozess-Schnittstellen

97

Weiterförderung des Produkts im 90°-Winkel zur Schubboden-Achse: 

Möglicher Vorteil durch Förderrichtungswechsel: Durch die 90°-Richtungsumkehr wird die Belegung auf der jeweiligen Fördereinrichtung grundsätzlich verändert. Diese Durchmischung ist bei manchen Produkten sogar erwünscht, um das Material aufzulockern oder zu homogenisieren.



Nachteil durch Richtungsumkehr: Lange Produkte führen zwangsläufig bei einem 90°-Förderrichtungswechsel zu einer Durchsatzblockade.



Vorteil durch Produktübernahme auf ganzer Schubboden-Breite: Das nachfolgende Förderband führt also auf der ganzen Breite am Schubboden entlang. Dadurch kann die Nutzbreite des Förderbands sehr viel schmaler sein. Um einen hohen Durchsatz zu erzielen, müsste aber die schmale Förderbandbreite durch eine erhöhte Bandgeschwindigkeit ausgeglichen werden.

17.2.2 Variante ohne freien Abwurf Ein Schubboden ohne freien Auslauf wird dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenkonstruktion geschlossen ist und dies auch im Abwurfbereich. In der Abb. 17.1 wird dies deutlich.

Abb. 17.1

Schubbohlen ohne freie Abwurfkante mit durchgehender Bodenfläche (Foto: Konrad Pumpe GmbH, 2019)

In verschiedenen Anwendungen ist der freie Auslauf der Bohlen-Enden gar nicht gewünscht. Dies ist z. B. der Fall, wenn das Schüttgut sehr feucht oder nass ist und der Schubboden dicht sein muss. Die Abb. 17.1 zeigt die Kontinuität zwischen Schubboden und weiterführendem Schneckenförderer. Diese Anwendung wird in Biogas-Anlagen notwendig, in denen sehr feuchte Materialien wie z. B. Kuhmist in die Fermenter eingeführt werden müssen. Auch in der LKW-Technik muss der Schubboden aufgrund der Straßenverkehrs-Zulassungsordnung natürlich dicht sein. Deshalb ist auch der Auslauf bis einschließlich des Fahrzeugrahmens mit einem durchgehenden Bodenblech ausgerüstet. Ein weiterer Grund zur luftdichten Einhausung kann von Staub oder sonstigen Materialien herrühren, die die Umwelt verschmutzen könnten.

98

17 Prozess-Schnittstellen

17.2.3 Variante durch freie Abwurfkante Ein freier Auslauf des Schubbodens wird durch die beweglichen Schubbohlen gebildet, das heißt zu einem gewissen Zeitpunkt befindet sich ein freier Zwischenraum zwischen den Bohlen, die zum Teil bereits zurückgezogen wurden. Dies lässt sich aus der Abb. 17.2 ersehen.

Abb. 17.2

Schubbohlen mit freier Abwurfkante (Foto: Rauch, 2018)

Dieser freie Auslauf kann aus dem Pufferlager in den Bereich des Dosierers hineinragen. Durch diesen freien Auslauf kann z. B. das Dosierverhalten des geförderten Materials normalerweise verbessert werden. In Lastkraftwagen wird der Boden so eingebaut, dass er bei ausgefahrener Bohlenlänge noch immer vollständig im Stauraumbereich verbleibt. In stationären Anlagen wird der Schubboden so eingebaut, dass bei ausgefahrenen Bohlen das Material frei in die nachfolgende Fördereinrichtung fallen kann. Daher gibt es weniger Verschleiß in stationären Einheiten. Bei einem Übergang auf ein nachfolgendes Förderband ohne Dosiereinrichtung, das im rechten Winkel zum Bunker steht, muss die Abwurfkante definiert werden. Sie kann direkt an der Seite des Förderbands bzw. am hinteren Ende des Förderbands eingerichtet werden. Die Abb. 17.3a) und b) zeigen diese Aufstellung.

Abb. 17.3 a) und b)

Abwurfkante an der Seite des nachfolgenden Förderbands im rechten Winkel

17 Prozess-Schnittstellen

99

Befindet sich das nachfolgende Förderband in einer 90°-Lage zur Maschinenachse kann eine zweite Abwurfkante vorgeschlagen werden. In diesem Fall fördert der Schubboden bis in die Mitte des quergestellten Förderbandes. Diese freie Abwurfkante ermöglicht, dass die Produkte im freien Fall sich gleichmäßig auf die Breite des nachfolgenden Förderbands verteilen. Die Abb. 17.4a) und b) veranschaulichen das.

Abb. 17.4 a) und b)

Abwurfkante in der Maschinenachse des nachfolgenden Förderbands

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die Abbruchkante in Form von „Orgelpfeifen“ auszurichten. In diesem Fall sind benachbarte Bohlen jeweils ein Stück länger als die vorhergehende, so ist eine Verteilung über die ganze Förderband-Nutzbreite möglich. Die Abb. 17.5a) und b) zeigen die Winkel der „Orgelpfeifen“-Anordnung der Schubbohlen.

Abb. 17.5 a) und b)

„Orgelpfeifen“ im Übergangsbereich zum nachfolgenden Förderband

100

17 Prozess-Schnittstellen

17.2.4

Positionswahl des Auslaufendes

Bei Verwendung einer Dosierwalze oder einer ähnlichen Dosiereinrichtung, wie z. B. des vertikalen Dosierkegels (Pumpe, 2020) oder der vertikalen Dosierschnecken (BioG, 2020), muss in der Konstruktionsphase entschieden werden, bis wohin der Schubboden das Material tragen soll. Wenn der Schubboden das Material z. B. bis unterhalb der Dosierwalze weiterschieben soll, dann ragt der Schubboden über die Mittelachse der Dosiereinheit hinaus. So wird das Material sozusagen in die nachfolgende Fördereinrichtung hineingetragen. Im Uhrzeigersinn kann also dieses Hinausragen über die Vertikalachse „7-Uhr“-Aufstellung genannt werden.

„7 Uhr“ Diese Konfiguration ist dann sinnvoll, wenn zwischen Dosiereinheit und Schubboden keine Verdichtungszone geschaffen wird. Dazu muss der Rotor in der nachfolgenden Abbildung gegen den Uhrzeigersinn drehen. Das Produkt muss jedoch 270° am Umfang der Dosierwalze durchfahren, bevor es abgeworfen wird, siehe Abb. 17.6a).

Abb. 17.6 a)

„7-Uhr“-Konfiguration mit Schubbohlen und Drehung gegen Uhrzeigersinn

Nur Material, dessen Korngröße kleiner ist als der Abstand zwischen Rotor und Schubboden bzw. kleiner als der Abstand zwischen zwei Rotorzähnen, kann unter dem Rotor durchgeführt werden.

„6 Uhr“ Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dass die Bohlen direkt unter der Mittelachse enden. Diese Position wird „6 Uhr“ genannt. So befindet sich die Abwurfkante zwischen Rotor und Schubboden. Hier könnte der Rotor je nach Korngröße des Produkts im Bezug auf den verbliebenen Spalt zwischen Rotor und Schubboden auch im Uhrzeigersinn gedreht werden, weil das Verstopfungsrisiko vermindert ist, was in Abb. 17.6b) im Vergleich zu Abb. 17.6a) dargestellt ist.

Abb. 17.6 b)

Konfiguration mit Schubbohlen in Position „6 Uhr“

17 Prozess-Schnittstellen

101

Für die Konfigurationen „6 Uhr“ und „7 Uhr“ ist im Allgemeinen nicht empfohlen, den Rotor im Sinne des Uhrzeigers zu drehen, weil es grundsätzlich zu Verstopfern zwischen Rotor und Schubboden kommen kann. Für die Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn kann das Material aufgelockert werden und dosiert an den nachfolgenden Förderer weitergegeben werden.

„5 Uhr“ Eine dritte Möglichkeit ist, die Schubbohlen vor der Dosierwalze anzuhalten. Diese Konfiguration wird auch „5 Uhr“ genannt. Hier sind beide Drehrichtungen für den Rotor akzeptabel, weil das Wechselspiel zwischen Rotor und Schubboden entschärft ist. In dieser Position wird das Verklemmen durch einen Produktkeil oder ein Verdichten zwischen Rotor und Schubboden vermieden. Auch wird bei dieser Maschinenkonfiguration und beim Drehen gegen den Uhrzeigersinn das freie Herausfallen des Produkts begünstigt. Aufgrund dieses Vorteils wird diese Aufstellung besonders bei heterogenen Materialien, z. B. in Biogasanlagen, genutzt (BioG, 2020). Diese Konfiguration wird in Abb. 17.6c) gezeigt.

Abb. 17.6 c)

Konfiguration mit Schubbohlen in Position „5 Uhr“, um das freie Herausfallen zu begünstigen (BioG, 2020)

Die Fa. „La Mécanique et ses Applications“ benutzt diese „5-Uhr“-Aufstellung, um den Schubboden als Gegenmesser bzw. als Aufreisskamm für Säcke einzusetzen (La Mécanique et ses Applications, 2020). Zu diesem Zweck wird der Rotor im Uhrzeigersinn gedreht. Die Schubbohlen besitzen Schneidezähne (France Patentnr. FR2908400, 2008), um den Sack zwischen Rotor und Bohlenende festzuhalten und zu zerreissen (France Patentnr. FR 2876302, 2004). Um etwaige Risiken der Produktverdichtung und von Verstopfern im Durchgangsbereich zwischen Schubboden und Rotor zu vermeiden, hat der Konstrukteur eine vertikale sowie eine horizontale Verstellbarkeit vorgesehen, siehe Abb. 17.6d).

Abb. 17.6 d)

Konfiguration mit Gegenzähnen auf dem Schubboden, um z. B. das Aufreißen von Säcken zu begünstigen

102

17 Prozess-Schnittstellen

„3 Uhr“ Eine weitere Möglichkeit ist, den Schubboden auf halber Höhe vor der Dosierwalze zu beenden. Diese Konfiguration wird „3 Uhr“ genannt. Sie wird z. B. für die Sacköffnung von Verpackungsabfällen benutzt (BRT Hartner , 2020). Die einzig mögliche Drehrichtung ist hier gegen den Uhrzeigersinn. In dieser Konfiguration wird die Förderdauer des Produkts über den Rotor hinweg begrenzt, weil es nur 180° auf dem Umfang durchfahren muss. In dieser Position wird das Fördern über den Rotor hinweg erleichtert, vor dem Rotor fallen nur Feinanteile herunter, was aus Abb. 17.6e) hervorgeht.

Abb. 17.6 e)

Konfiguration mit Schubbohlen in Position „3 Uhr“

„1 Uhr“ Eine letzte Möglichkeit besteht darin, den Schubboden oberhalb der Dosier- oder Zerkleinerungswalze zu platzieren. Das Material fällt also auf den Rotor. Nur der Feinanteil des Produktstroms fällt zwischen den Rotorzähnen vor dem Rotor durch. Der überwiegende Materialanteil wird durch die Rotorbewegung auf die abgewandte Rotorseite hingefördert, was die Abb. 17.6f) zeigt.

Abb. 17.6 f)

Konfiguration mit Schubbohlen in Position „1 Uhr“

17 Prozess-Schnittstellen

17.3

103

Beschreibung nachfolgender Aggregate

Je nach Maschinentyp, der auf das Pufferlager folgt, muss die Beschreibung anders ausfallen. Die in diesem Kapitel vorgestellten Maschinentypen sind im weitesten Sinne nur Varianten von Mischern und Zerkleinerern (Rauch, 2016). Je nach Definition kann ein Dosierer als Mischer oder auch als Zerkleinerer verstanden werden (Rauch, 2016). Deshalb sind die in den Abb. 17.7 a) und b) gewählten Prozess-Symbole allgemeingültig.

Abb. 17.7 a)

Prozess-Symbol: Mischer

b)

Prozess-Symbol: Zerkleinerer

17.3.1 Schichtbegrenzer und Dosiereinrichtungen Fest eingestellter und regelbarer Schichtbegrenzer Ein Schichtbegrenzer oder Durchsatzbegrenzer ist eine Dosiereinrichtung, bei der der überwiegende oder ganze Durchsatz unterhalb der Begrenzungseinrichtung durchgefördert wird. Der Materialfluss ist also nicht kontrollierbar, die innere Struktur des Produkts bleibt unberührt, weil das Produkt ungehindert weitergefördert wird. Die Haufenkräfte bleiben bestehen. Das Risiko von Produktzungen, Brückenbildungen oder Verstopfungen wird nicht durch den Schichtbegrenzer gemindert. Unterschieden werden muss zwischen einem unbeweglichen Schichtbegrenzer, z. B. einer festen Traverse oberhalb der Produktschicht, die das Material zurückhält, und einer regelbaren Einrichtung. Ein Beispiel für einen regelbaren Schichtbegrenzer ist die in Abb. 17.8 dargestellte „Guillotine“, die aus einem Materialschild besteht, das beweglich in der Höhe regelbar ist und so den Durchlass unter dem Schild reguliert.

Abb. 17.8 a)

„Guillotine“ hinter Dosierwalze (Foto: Gerdes AG, 2018)

b) „Guillotine“ mit Zylinderregelung

104

17 Prozess-Schnittstellen

Die Funktion des Schichtbegrenzers kann durch verschiedene Konstruktionen bewerkstelligt werden: Ein Schichtbegrenzer kann aus einem Rotor bestehen, der über der Produktschicht installiert wird, oder aus einer Reihe von Ketten mit Gewichten, die in diesem Bereich das Produkt zurückhalten. In einem Beispielfall kann ein freier Durchgang von ca. 300 mm Höhe für gehäckselte Holzreste angenommen werden, die kleiner als 100 mm sind. Ein freier Durchgang sollte bei grobem Material (Korngröße größer 100 mm) z. B. über 500 mm Höhe betragen. Der obere Teil der Bunkerhöhe hin zum nachfolgenden Förderband ist durch eine Blechwand verschlossen. Diese Aufstellungsart begünstigt also eine Schichtbegrenzung, wobei der Durchsatz keinesfalls die lichte Höhe zur (festen) Unterkante der Blechwand überschreiten kann. Gleichzeitig wird durch die große Pufferlagerhöhe eine interessante Autonomie durch das Pufferlager erreicht: VPuffer = L · B · H

Pufferlager: Mit:

VPuffer L B H

= = = =

Gleichung 17.1

Pufferlager Nutzlänge Nutzbreite Nutzhöhe

Berechnungsbeispiel: Pufferlager 3

VPuffer = 6 m  2 m  2,5 m = 30 m

Der in diesem Beispiel benutzte, feststehende Durchsatzbegrenzer wird folgendermaßen berechnet: Schichtbegrenzer-Durchsatz: Mit:

QSchichtbegrenzer B H vFördereinheit

= = = =

QSchichtbegrenzer = B · H · vFördereinheit

Gleichung 17.2

Durchsatz unter dem Schichtbegrenzer Nutzbreite freie Durchgangshöhe (nur) unter dem Schichtbegrenzer Geschwindigkeit der Fördereinheit des Pufferlagers

Berechnungsbeispiel: Durchsatz unter Schichtbegrenzer 3

3

QSchichtbegrenzer = 2 m · 0,3 m · 0,5 m/min = 2 · 0,3 · 30 m /h = 18 m /h Bei hoher Durchsatzgeschwindigkeit von 0,5 m/min reicht das Pufferlager also für mindestens drei Stunden Prozessbetrieb aus. Die nachfolgenden Abb. 17.9a) – c) zeigen für dieses Anschauungsbeispiel den festen Durchsatzbegrenzer, den freien Auslauf in derselben Maschinenaufstellung, der die Produktverteilung auf dem nachfolgenden Förderband unterstützt, sowie die geringe Einbauhöhe unter dem Schubboden.

Abb. 17. 9 a)

Fester Durchsatzbegrenzer (Foto: Fa. MaB SARL, 2017)

b) Freier Auslauf

c) Einbauhöhe

17 Prozess-Schnittstellen

105

Dosierwalze Eine Dosierwalze kann von einem Schichtbegrenzer dadurch unterschieden werden, dass die Dosierwalze sich im Durchgangsbereich des Produkts befindet und den überwiegenden Teil des Durchsatzes fördert. Der Materialfluss ist also kontrollierbar, die innere Struktur des Produkts wird verändert bzw. zerstört, weil das Produkt gegen die Dosierwalze gefördert wird. Der freie Durchgang unterhalb der Dosierwalze ist so klein, dass nur ein kleiner Teil des Materialbergs unter der Dosierwalze ungehindert weitergefördert wird. Diese definitorische Abgrenzung zum Schichtbegrenzer ist qualitativ, weil es natürlich Dosierwalzen gibt, die dosieren und gleichzeitig die Schicht begrenzen. Jedoch ermöglicht diese Definition, die Maschinenfunktion zu hinterfragen: vollständiges Aufbrechen und Durchmischen eines Produkthaufens oder einfaches Begrenzen einer geometrischen, freien Durchgangshöhe. Der effektive Durchsatz durch eine Dosierwalze unterliegt mehreren Variablen, die sich aus Maschinenparametern ergeben. In der Tat hält eine Dosierwalze einen Produkthaufen zurück, wie in unterschiedlichen Ausführungen die Abb. 17.10 und 17.11 dies veranschaulichen. Sie kann auf verschiedene Weisen wirken: 





Größe der Dosierwalze: Die Dosierwalze in Abb. 17.10 wird mit Verpackungsabfall in der Recyclingtechnik eingesetzt und braucht einen großen Durchmesser, um Wickler zu vermeiden. Die Dosierwalze in Abb. 17.11 wird als Zuführaggregat in einer Biogasanlage eingesetzt. Die Korngrößen der Biomassen sind kleiner als manche Verpackungsabfälle. Und wickelfähige Materialien sind in der Biomasse meist nicht anzutreffen. Rotorzähne: Die Aufreisszähne in Abb. 17.10 lockern das Material auf und ziehen es auseinander. Das ist notwendig, um die Arbeitssituation für die nachgeordneten Sortiermaschinen zu erleichtern. In Abb. 17.11 sind die seitlich abgewandten Platten eine Mischvorrichtung, um die Biomassen-Chargen untereinander zu durchmischen. Abwurf von Schubbohlen: Der freie Abwurf in Abb. 17.10. ermöglicht auch für Kleinteile, die zwischen den Bohlen durchfallen, eine kontinuierliche Beschickungssituation, die die Arbeitssituation für die nachgeordneten Sortiermaschinen erleichtert. Ohne eine solche freie Abwurfkante ist der Bunker in Abb. 17.11 komplett wasserdicht.

Abb. 17.10

Dosierwalze mit freiem Abwurf auf Förderband (Foto: Gerdes AG, 2019)

Abb. 17.11

Dosierwalze mit Förderschnecke (Foto: Konrad Pumpe, 2019)

Die verschiedenen Parameter der Dosierwalzen-Drehung erleichtern die Förderung des Produkts: Walzendurchmesser, Drehgeschwindigkeit, Art und Höhe der Mitnehmer auf dem DosierwalzenUmfang etc. Durchsatz an einem Dosierer: Mit:

QDosierer B H vFördereinheit CDosier

= = = = =

QDosierer = B · H · vFördereinheit · CDosier

Gleichung 17.3

Durchsatz am Dosierer Nutzbreite freie, gesamte Durchgangshöhe (unter und über der Dosierwalze) Geschwindigkeit der Fördereinheit des Pufferlagers Dosierkoeffizient

106

17 Prozess-Schnittstellen

Berechnungsbeispiel: 3

3

QDosierer = 2 m  2 m  20 %  0,5 m/min = 0,8  30 m /h = 24 m /h 3

VPuffer = 6 m  2 m  2 m = 24 m

Der Dosierkoeffzient ergibt sich aus der Beurteilung, inwieweit die Dosierwalze ein Hindernis für die freie Förderbewegung über die ganze verfügbare Höhe H darstellt. Je nach Dosierwalzentyp und einsatz muss demnach der Dosierkoeffizient neu bestimmt werden. Theoretisch kann eine Dosierwalze mehr Produkte fördern als Schichtbegrenzer, weil ein Teil der Produkte auch über die Dosierwalze hinweggefördert wird. In der Praxis wird oft ein großer Durchsatz mit einer großen Durchgangshöhe unter einem Schichtbegrenzer durchgefördert, der den Durchsatz um eine Dosierwalze herum (mit geringer Durchgangshöhe unter der Dosierwalze) übersteigt.

Drehrichtung und Verdichtungszone Die Drehbewegung einer Dosierwalze ist frei. Eine Dosierwalze kann „nach oben“ drehen. Diese Drehrichtung ist empfohlen, um Haufenkräfte aufzuheben, weil das Material durch die Dosierwalze hochgehoben, aufgelockert und „nach oben“ aufgebrochen wird. Für diese Dosierrichtung spielen die Merkmale der Fördereinheit des Pufferlagers keine Rolle, weil die Dosierwalze die Produkte von der Fördereinheit wegbewegt. Eine Dosierwalze kann auch „nach unten“ drehen. Diese Drehrichtung ist nur empfohlen, wenn die Produkte kein Verstopfungsrisiko aufweisen. Für diese Dosierrichtung spielen die Merkmale der Fördereinheit des Pufferlagers eine wichtige Rolle, weil die Dosierwalze die Produkte zur Fördereinheit hinbewegt. Verdichtbares Material kann in der keilförmigen Zone zwischen Fördereinheit und Dosierwalze blockieren. Die Robustheit des Schubbodens ermöglicht, dass auch bei der Zwangsförderung „nach unten“ keine Verformung der Fördereinheit zu befürchten ist, was z. B. bei einem Bandförderer der Fall wäre. Selbst bei einer Zwangsförderung „nach unten“ wird der Materialfluss dosiert, das heißt, der Materialberg wird destrukturiert und die Partikel im Materialberg durchmischt.

Bunkertor als Schüttbegrenzer Eine elegante und einfache Konstruktionsvariante eines Durchsatzbegrenzers ist ein sich öffnendes Tor, das je nach gewünschtem Auslass-Durchsatz mehr oder weniger stark nach oben gezogen wird bzw. nach hinten aufkippt, was in Abb. 17.12 gezeigt wird.

Abb. 17.12

Bunkertor als beweglicher Schüttbegrenzer (Foto: Cargo Floor, 2019)

17 Prozess-Schnittstellen

107

17.3.2 Sack- und Ballenaufreißer Ein Sack- oder Ballenaufreißer ist ein Zerkleinerer zur Vereinzelung von grobem Material, das in einem Sack aufbewahrt oder in einem Ballen verpresst wird. Dazu hat der Sack- oder Ballenaufreißer eine interne Konfiguration, bei der ein Rotor einem Stator entgegen steht, wobei der Rotor Aufreisszähne und der Stator eine Reihe an Gegenmessern besitzt. Diese Anordnung zeigen die Abb. 17.13 und 17.14. Der Stator mit den Gegenmessern kann sich oberhalb oder unterhalb des Rotors befinden: Der Rotor hebt also das Material hoch (Abb. 17.13). Die zweite Variante (Abb. 17.14) ist ein Rotor, der das Material zum Schubboden nach unten drückt. Der Schubboden wird zum Stator und besitzt Gegenmesser, um das Material zurückzuhalten.

Abb. 17.13

Sackaufreißer mit Rotor und Stator (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

Abb. 17.14

Rotor, Stator mit Gegenmesser (Foto: Philippe Vergnaud, 2020)

Um Säcke zu öffnen bzw. Produktschollen, die vom Ballen abgehen, zu vereinzeln, benötigt die Maschine genügend Zeit und eine dem Durchsatz entsprechend große Durchgangsfläche. Deshalb ist eine diskontinuierliche Beschickung per kleinen Produktlosen im „Stop-&-Go“-Betrieb sinnvoll. Wäre eine kontinuierliche Beschickung aktiv, würde im Moment der prozessbedingten Verlangsamung (Sacköffnung, Ballenvereinzelung) das Verstopfungsrisiko besonders hoch. Die Fa. Matthiessen Lagertechnik (Europa Patentnr. EP 0876958A, 1998) und die Fa. La Mécanique et ses Applications (France Patentnr. FR 2876302, 2004) haben sich Rotoren patentieren lassen, die mit beweglichen Rotorzähnen arbeiten. Der Rotor der Fa. BRT Hartner (BRT Hartner, 2020) arbeitet mit einer Relativbewegung der Rotorsegmente (Europa Patentnr. EP0686562, 1995).

108

17 Prozess-Schnittstellen

17.3.3

Ein- und Mehrwellen-Zerkleinerer

Das diskontinuierliche Förderprinzip des Schubbodens kann beim Zerkleinern großer Produkte hilfreich sein, weil der Zerkleinerungsvorgang eines einzelnen Produkts durchaus mehrere Sekunden in Anspruch nehmen kann. Der hydraulische Hub der Schubbohlen sollte also idealerweise dieser notwendigen Zerkleinerungszeit angepasst werden. Der Schubboden ist dazu geeignet, abrasive, schwere und sehr große, ungeshredderte Produkte dem Zerkleinerer zuzuführen (BMH, 2018). Zwischen dem Auslauf des Schubbodens und dem Zerkleinererbereich befindet sich ein Zuschieber. Um metallische Störstoffe ausscheiden zu können, kann dieser Zuschieber (siehe Abb. 17.15) weggezogen werden (BMH, 2020).

Abb. 17.15

17.3.4

Schubboden und Zuschieber vor Zerkleinerer (unter dem zu zerkleinernden Produkt) (Foto: Fa. BMH, 2020)

Archimedes-Schnecken als Dosierer

Die vertikale Austragung von Schneckenförderer kann auch als Dosiereinrichtung genutzt werden. Ein großer Durchmischungs- bzw. Dosiereffekt entsteht dann, wenn die Schneckenförderer nicht vertikal angestellt werden, sondern schräg geneigt. Diese Maschinenaufstellung (siehe Abb. 17.16) hat die Fa. Bio G gewählt, um so das Dosierergebnis für den Eintrag z. B. in Biogas-Fermentern zu optimieren.

Abb. 17.16

Dosiereinheit durch Vertikalschneckenförderer (Foto: Fa. BioG, 2020)

17 Prozess-Schnittstellen

17.3.5

109

Vertikal-Mischer oder Mischkegel

Auch für ein Mischungsaggregat kann ein robustes Förderprinzip, bei dem ein Materialberg von 2 oder 3 m Höhe herangefördert wird und dann diskontinuierlich auf die Mischer „abgeschüttet“ wird, sehr hilfreich sein. In der Tat besteht z. B. in Biogasanlagen der Bedarf nach Fördersystemen, die eine Flächenlast von 2 oder 3 Tonnen/Quadratmeter akzeptieren können. Der Schubboden der Mischschnecke in den folgenden Abb. 17.17 a) und b) wird so eingestellt, dass der Mischer immer genügend Material besitzt, um eine homogene Mischung zu erzeugen:

Abb. 17.17 a) Gesamtansicht: Vertikal-Mischer mit Schubboden (Fotos: Konrad Pumpe GmbH, 2019)

b) Teilansicht: Übergangsbereich

17.3.6 Vertikaler Kratzförderer-Austrag Ein vertikaler Kratzförderer kann auch die Fähigkeit besitzen, horizontal herangetragenes Material durch eine Aufwärtsbewegung auseinanderzuziehen und so zu dosieren (siehe Abb. 17.18). Ein Kratzförderer besitzt dank der Mitnehmer die Eigenschaft, in diesem Sinne eine kontinuierliche Dosierwirkung zu erzielen. Die Fa. Schauer verwirklicht diese Maschinenaufstellung z. B. für Vorratsbunker in der Futterstroh-Zuführung in der Rinderhaltung.

Abb. 17.18 a) Stroh-Schubboden (Fotos: Schauer Agrotronic, 2020)

b) Kratzförderer

110

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18

Alternativen zu stationären Schubböden

Dieses Kapitel beschreibt qualitativ die alternativen Technologien, die im Bereich der Pufferlager und Dosiertechnik eingesetzt werden, um Schubböden zu ersetzen. Ausnahmefälle und spezielle Anwendungen können hier nicht berücksichtigt werden. Ziel dieser Darstellung ist das strukturelle Vergleichen der verschiedenen Fördereinrichtungen für Schüttgutlager, die in der Agrarwirtschaft oder in ähnlichen Anwendungen der Papier-, Holz- und Abfallwirtschaft eingesetzt werden.

18.1

Direktbeladung mit Radlader

In der Landwirtschaft ist die Direktbeladung durch einen Radlader oder Schaufelbagger Stand der Technik, wie die Abb. 18.1 und 18.2 veranschaulichen.

Abb. 18.1

Direktbeladung mit Radlader (Foto: Trioliet, 2019)

Abb. 18.2

Vertikalmischer bei Direktbeladung (Foto: Konrad Pumpe, 2019)

Die Tab. 18.1 beschreibt zusammenfassend Vor- und Nachteile der Direktbeladung nach dem Pflichtenheft. Tab. 18.1

Direktbeladung

Antriebsdefinition

Ein Radlader oder Traktor füllt einen offenen Behälter, der keine Fördereinrichtung besitzt, sondern nur die Dosier- bzw. Mischvorrichtung.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Der Aufgabebunker muss so klein sein, dass durch SchwerkraftEffekt das Material natürlicherweise der Dosier- bzw. Mischvorrichtung zugeführt wird.

Notwendige Einbauhöhe

Nicht die Fördereinheit sondern die Dosier- bzw. Mischvorrichtung gibt die notwendige Einbauhöhe vor.

Verschleißteile

Abhängig von der Dosier- bzw. Mischvorrichtung

Flächenlast und Lagerhöhe

Abhängig von der Dosier- bzw. Mischvorrichtung

Variation der Fördergeschwindigkeit

Abhängig von der Dosier- bzw. Mischvorrichtung

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_18

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18.2

111

Schubstangenförderer/Rechen/Leiterboden

Der Schubstangenförderer oder Rechen oder Leiterboden wird auch in der Literatur manchmal als Schubboden bezeichnet (Wikipedia, 2020), (Doris Lange, 2002), (Koch, 1994). Zur begrifflichen Klärung ist der englische Begriff „Walking floor“, der als Handelsmarke von Keith Walking Floor benutzt wird, jedoch meistens zweifelsfrei und international verständlich. Die Schubstangenförderer sind diskontinuierliche Fördersysteme, bei denen eine Zwangsförderung durch den beweglichen Rechen bzw. die bewegliche Leiter erzielt wird. Die Gegenstücke der beweglichen Rechen bzw. der Leitern befinden sich, fest verankert, im Bunkerboden. Sie können Schubkeile genannt werden. Durch diese Konfiguration entsteht eine lichte Höhe, in der der Produkthaufen auf jeden Fall gefördert wird. Diese Höhe bezieht sich nur auf die beweglichen Rechen und ihre Gegenstücke. Der Raum oberhalb kann sich nach vorne oder hinten bewegen, ohne dass ein Durchsatz entsteht. Durch die Zwangsförderung der lichten Höhe kann aber ein Durchsatz garantiert werden. Gleichzeitig wird eine Reibungssituation zwischen beweglichen und fest verankerten Teilen erzielt, die in den Abb. 18.3a) und b) gezeigt werden.

Abb. 18.3 a)

Gesamtansicht eines Schubstangen-Bunkers (Fotos: Fa. Konrad Pumpe GmbH, 2019)

b)

Innenansicht eines Schubstangen-Bunkers

Deshalb ist der Kraftaufwand dieses Förderprinzips höher als der des Schubbodens, weil im Schubboden keine Zwangsförderung stattfindet. Der Vorteil der Zwangsförderung ist, dass ein dosierter Durchsatz auch unter einer festen Vorderwand durchgefördert wird, ohne dass es zu Blockaden kommt. Für die Schubböden würde man geeignete Dosiereinrichtungen brauchen.

112

18 Alternativen zu stationären Schubböden

Die Tab. 18.2 beschreibt zusammenfassend Vor- und Nachteile der Schubstangenförderer nach dem Pflichtenheft. Tab. 18.2

Schubstangenförderer

Antriebsdefinition

Der Schubstangenförderer wird dadurch charakterisiert, dass ein Leitergerüst durch den Produkthaufen hin- und hergefahren wird. Dieses Leitergerüst ist hinter dem Stauraum mit einem Hydraulikzylinder verbunden, der den Hub nach vorne und zurück vorgibt. Idealerweise besitzt der Schubstangenförderer fest installierte Elemente (Schubkeile) unterhalb des Leitergerüsts, die die Vorwärtsbewegung des Produkthaufens unterstützen. Durch diese Kombination der Rechen und Keile entsteht eine Zwangsförderung.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Der Vorteil des Schubstangenförderers besteht darin, dass nicht die gesamte Nutzfläche wie beim Schubboden motorisiert werden muss. Im Allgemeinen genügt es, die fest installierten Elemente (Schubkeile) in den Betonboden einzulassen und außerhalb des Stauraums die Zylinder anzubringen. Je nach Breite des Stauraums müssen zwei oder mehr Leitergerüste installiert werden. Durch diesen Vorteil ist der Schubstangenförderer bei sehr großen Pufferlagern eindeutig im Vor3 teil gegenüber dem Schubboden, der bei mehr als 100 m oft an seine Rentabilitätsgrenze kommt.

Notwendige Einbauhöhe

Unterhalb des Bereichs des Produktdurchgangs ist die notwendige Einbauhöhe minimal, weil der Boden ein einfaches Blech sein kann, in dem die fest installierten Elemente (Schubkeile) eingelassen sind.

Verschleißteile

Durch das Leitergerüst befindet sich jedoch der motorisierte Teil des Schubstangenförderers innerhalb des Produkthaufens. Diese Fördersituation führt zu hohen Kräften am Leitergerüst und zu einer Abnutzung der metallischen Teile. Deshalb kann von dieser Fördersituation auch ein Nachteil für den Schubstangenförderer abgeleitet werden. Der Schubboden hat weniger Kontakt mit dem Produkthaufen, weil er unter dem Produkthaufen durchfährt. Dagegen fährt der Schubstangenförderer in den Produkthaufen hinein. Deshalb sind auch die notwendigen hydraulischen Kräfte sehr unterschiedlich. Bei kleinen bis mittelgroßen Anlagen hat sich deshalb der Schubboden gegenüber dem Schubstangenförderer durchgesetzt.

Flächenlast und Lagerhöhe

Auch schwere Materialien können durch den Schubstangenförderer bewegt werden. Deshalb sind auch sehr große Lagerhöhen möglich.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Je nach Hub und Hydraulikkraft kann die Fördergeschwindigkeit angepasst und variiert werden.

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18.3

113

Klauenförderer „Vario“

Eine Sonderform des Schubstangenförderers ist der Klauenförderer, wie er in den Abb. 18.4a) und b) dargestellt ist.

Abb. 18.4 a)

Gesamtansicht eines „Vario“-Bunkers (Fotos: Fa. Terbrack, 2019)

b)

Teilansicht eines Klauenförderers „Vario“

Die Tab. 18.3 beschreibt zusammenfassend Vor- und Nachteile der Klauenförderer nach dem Pflichtenheft. Tab. 18.3

Klauenförderer

Antriebsdefinition

Das Antriebsprinzip leitet sich aus dem Schubstangenförderer her. Der Klauenförderer „Vario“ der Fa. Terbrack kann als Sonderform des Schubstangenförderers angesehen werden. Gleichzeitig vereinfacht der Klauenförderer „Vario“ den Schubstangenförderer. Durch die Öffnung der Klaue in Förderrichtung wird ein Mitnehmer erzeugt. Beim Zurückgleiten schließt sich die Klaue automatisch. Es handelt sich also auch hier um eine Zwangsförderung.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Wie ein Schubstangenförderer besitzt der Klauenförderer „Vario“ keine Flächenüberdeckung. Die Klauen nehmen lokal den Produkthaufen mit. Durch die Kohäsionskräfte der Haufenstruktur wird dabei aber der ganze Haufen mitgenommen.

Notwendige Einbauhöhe

Der Förderboden des Klauenförderers „Vario“ ist ein Blechboden. Insofern ist die Einbauhöhe minimal.

Verschleißteile

Die Klaue als solche muss sich öffnen und schließen. Insofern ist der Verschleiß in der Konstruktion dieses Bauteils angelegt. Verklemmer und Verstopfer können den Verschleiß beschleunigen.

Flächenlast und Lagerhöhe

Auch schwere Materialien können durch den Klauenförderer bewegt werden. Deshalb sind auch sehr große Lagerhöhen möglich.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Je nach Hub und Hydraulikkraft kann die Fördergeschwindigkeit angepasst und variiert werden.

114

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18.4

Bandförderer

Die traditionelle Form der Förderung in den meisten Schüttgutindustrien ist der Bandförderer. Er kann auch als Pufferlager oder Stauraum (siehe Abb. 18.5) eingesetzt werden. Der glatte Bandförderer erzeugt keine Zwangsförderung (siehe Abb. 18.6). Das Material kann durch ein Hindernis, aufgrund einer zu großen Bandsteigung oder durch einen Stau ausgelöst, zurückgehalten werden. Jedoch können in das Band eingalvanisierte oder aufgeklebte Mitnehmer eingearbeitet werden. So entsteht eine Zwangsförderung, die auch bei einer Bandsteigung funktionieren kann.

Abb. 18.5

Alternative zum Schubboden: Stauraum mit einem Bandförderer (Foto: Fa. Stadler Anlagenbau, 2019)

Abb. 18.6

Teilansicht eines Förderbands (Foto: Fa. Sutco, 2019)

Die folgende Tabelle stellt die Eigenschaften der Bandförderer zusammen: Tab. 18.4

Bandförderer

Antriebsdefinition

Bei sehr kleinen und kleinen Anlagen ist der Bandförderer immer noch rentabler und einfacher einzusetzen als der Schubboden. Der Bandförderer ist gemacht für geringe Flächenlasten und relativ geringe Nutzbreiten. Er ist sehr einfach herzustellen und wird dadurch charakterisiert, dass eine Antriebsrolle und eine Führungsrolle auf der anderen Seite ein Förderband aufspannen, auf dem der Produkthaufen befördert wird.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Das Förderband deckt die gesamte Förderfläche ab.

Notwendige Einbauhöhe

Die notwendige Einbauhöhe wird durch den Durchmesser der Antriebswelle sowie den freien Lauf des Ober- und Untertrums bestimmt.

Verschleißteile

Das Förderband erfordert eine Laufzentrierung sowie eine Bandspannung. Es kann durch scharfe oder sehr schwere Produkte eingeschnitten werden.

Flächenlast und Lagerhöhe

Durch eine geeignete Wahl des Bandmaterials und der Laufrollen können eine ausreichende Flächenlast und eine technisch interessante Lagerhöhe erreicht werden. Jedoch ist der Bandförderer grundsätzlich für schwere Materialien eher nicht geeignet.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Durch die Leichtbauweise kann ein Bandförderer sehr hohe Fördergeschwindigkeiten erreichen.

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18.5

115

Kratz- und Kettengurtförderer

Der Kratz- oder Kettengurtförderer ist vom Prinzip her ähnlich dem Bandförderer, besitzt aber durch die sogenannte Kratzschiene, den Mitnehmer oder den Winkel eine Zwangsförderung (siehe Abb. 18.7 und 18.8). Diese Art von Zwangsförderung kann beim Bandförderer nur durch einen eingalvanisierten Mitnehmer (z. B. in V-Form) realisiert werden.

Abb. 18.7

Alternative zum Schubboden: Zuführung mit Kettengurtförderer (Foto: Fa. W. Stadler Anlagenbau, 2019)

Abb.18.8

Kratzförderer (Foto: Fa. MFP GmbH & Co. KG, 2019)

Die folgende Tabelle fasst die Eigenschaften des Kratz- bzw. Kettengurtförderers zusammen: Tab. 18.5

Kratz- und Kettengurtförderer

Antriebsdefinition

Der klassische Kratzförderer ist eine Fördereinrichtung, bei dem die zentralen Mitnehmer seitlich jeweils von einer Kette gehalten werden. Diese Mitnehmer können auf einem (feststehenden) Blech rutschen oder Teil eines (bewegten) Gurtes sein.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Beim klassischen Kratzförderer laufen diese Mitnehmer auf einem Blech. Die bewegten Teile sind also die Mitnehmer, die in einem festgelegten Abstand zueinander an den zwei seitlichen Ketten befestigt sind. So repräsentieren sie also nur einen kleinen Teil der gesamtenFörderfläche. Beim Kettengurtförderer wird dieses Blech ersetzt durch einen Gurt. Dieser Gurt deckt die gesamte Förderfläche ab.

Notwendige Einbauhöhe

Die notwendige Einbauhöhe wird durch die Kettenräder bestimmt.

Verschleißteile

Der Produkthaufen wird dank der verschiedenen Mitnehmer nach vorne gedrückt. Die beiden seitlichen Ketten teilen sich die dazu notwendige Kraft auf. Aufgrund dieser Zwangsförderung wird im Bereich der Mitnehmer und der Ketten durch die Reibung mit dem Produkt erhöhter Verschleiß festgestellt. Diese Teile sollten deshalb regelmäßig überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht werden.

Flächenlast und Lagerhöhe

Je nach Auslegung können hohe Flächenlasten von dieser Fördereinrichtung ertragen werden. Auch grosse Lagerhöhen sind möglich.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Die Fördergeschwindigkeit ist frei einstellbar, wobei die robuste und schwere Konstruktion der Mitnehmer bzw. des Gurts mit den Mitnehmern natürlich nur niedrige Geschwindigkeiten möglich macht.

116

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18.6

Plattenbandförderer

Im Plattenbandförderer werden die Mitnehmer des Kratz- oder Kettengurtförderers durch Platten ersetzt (siehe Abb. 18.9 und 18.10). Die seitlich angebrachten Ketten führen also nicht die Mitnehmer, sondern die Platten.

Abb. 18.9

Alternative zum Schubboden: Zuführung mit einem Plattenbandförderer (Fa. Bollegraaf, 2019)

Abb. 18.10

Detail eines Plattenbandförderers (Fa. Sutco, 2019)

In der folgenden Tabelle werden die Eigenschaften des Plattenbandförderers dargestellt: Tab. 18.6

Plattenbandförderer

Antriebsdefinition

Beim Plattenbandförderer werden die Fördergurte des Bandförderers bzw die Mitnehmer des Kettengurtförderers durch Platten ersetzt.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Diese Stahlplatten werden hintereinander in die seitlich laufenden Ketten eingehangen und bilden zusammen die Förderfläche.

Notwendige Einbauhöhe

Die Zahnräder, auf denen die seitlichen Ketten laufen, geben die Bauhöhe vor.

Verschleißteile

Obwohl die Konstruktion sehr robust ist, werden die verschiedenen Verschleißteile durch die bekannten Anwendungsbedingungen in Mitleidenschaft gezogen: Staub, Dreck, Steine, schwere Teile.

Flächenlast und Lagerhöhe

Der Plattenbandförderer repräsentiert einen Schwerlast-Förderer, auf dem auch Geröllbrocken oder andere grobkörnige und sehr schwere Materialien befördert werden können. Er ist vergleichbar mit der Schwerlast-Version oder der befahrbaren Version des Schubbodens. Dank seiner robusten und einfachen Auslegung wird der Plattenbandförderer auch in Steinbrüchen und sonstigen Schwergut-Industrien eingesetzt.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Die Fördergeschwindigkeit ist frei einstellbar, wobei die robuste und sehr schwere Konstruktion der Platten natürlich nur niedrige Geschwindigkeiten möglich macht.

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18.7

117

Vibrierrinne

Die Vibrierrinne oder die Vibrationsförderrinne ist nicht nur eine Fördereinrichtung (AViTEQ, 2019), sondern auch ein Pufferlager und ein Dosiergerät. Als sogenanntes Vibriersieb kann dieses Funktionsprinzip ebenfalls als Sieb- bzw. Verdichtungsgerät eingesetzt werden (AViTEQ, 2020). Im Bereich der Schüttgutindustrie spielt das Vibriersieb deshalb auch eine besondere Rolle. Hier soll die Vibrierrinne (siehe Abb. 18.11 und 18.12) aber nur als Fördereinrichtung mit dem Schubboden und anderen Alternativen verglichen werden:

Abb. 18.11

Alternative zum Schubboden: Vibrierrinne mit Unwuchtmotoren (Foto: Fa. AViTEQ, 2020)

Abb. 18.12

Einbausituation einer Vibrierrinne (Fa. Bollegraaf, 2019)

Die folgende Tabelle beschreibt Vor- und Nachteile der Vibrierrinne: Tab. 18.7

Vibrierrinne

Antriebsdefinition

Unwuchtmotoren und ähnliche Antriebsarten wie Magnetvibratoren, Unwuchterreger, Unwuchtzellen oder Unwuchtwellen erzeugen rhythmische Vibrationen mit einstellbarer Amplitude an einer Vibrierrinne, die in einem beweglich gelagerten Trog Material vorwärtsbewegt.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Die Vibrierrinne besteht aus einem trogähnlichen Materialbereich, der als Ganzes beweglich gelagert ist und dessen Innenauskleidung je nach dem zu fördernden Material unterschiedlich gewählt werden kann.

Notwendige Einbauhöhe

Die Unwuchtmotoren müssen an der Vibrierrinne angebaut sein. Ihre Einbauhöhe muss mitberücksichtigt werden.

Verschleißteile

Die Fördertechnik begrenzt sich auf die Unwuchtmotoren und die Bewegungsdämpfer, auf denen die Vibrierrinne gelagert ist. Die Auskleidung kann je nach Abrasivität etc. des transportierten Materials ebenfalls Verschleiß aufzeigen.

Flächenlast und Lagerhöhe

Vibrierrinnen werden auch zur Dosierung und Vereinzelung eingesetzt. Die Bewegung eines Produkthaufens durch Vibrationskräfte ist grundsätzlich beliebig auslegbar, aber nur geringe Lagervolumen und Flächenlasten sind wirtschaftlich umsetzbar.

Variation der Fördergeschwindigkeit

An Unwuchtmotoren kann die Fördergeschwindigkeit verändert werden, erstens durch Verstellen der Unwuchtmassen an den Unwuchtmotoren zur Einstellung der maximalen Fördergeschwindigkeit sowie zweitens durch den Einsatz eines geeigneten Frequenzumrichters. Für andere Antriebsarten sind ähnliche Regelungsarten möglich.

118

18 Alternativen zu stationären Schubböden

18.8

Schubschild-Förderer oder „Abschieber“

In Analogie zum Schubboden-Förderer kann ein Schild, das den Materialberg nach vorne schiebt, als „Schubschild-Förderer“ oder „Abschieber“ (siehe 18.13a) und 18.13b) bezeichnet werden:

Abb. 18.13 a)

Zwei Vertikal-Dosierschnecken (Fotos: Fa. BvL, 2019)

b)

Bunkerstauraum mit Schubschild

In der folgenden Tabelle werden Vor- und Nachteile des Schubschild-Förderers dargestellt: Tab. 18.8

Schubschildförderer oder „Abschieber“

Antriebsdefinition

Diese Fördertechnik besteht aus einem Schubschild, das von einem Hydraulikzylinder angetrieben, den Materialberg hin zum Dosierer bzw. Mischer fördert.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Im Gegensatz zu anderen Fördereinrichtungen besteht hier die horizontale Fläche aus rein passiven Abdeckblechen.

Notwendige Einbauhöhe

Null. Alle motorisierten Teile befinden sich hinter dem Schubschild.

Verschleißteile

Der Stauraum und das Schild bestehen aus glatten Oberflächen. Wenn er aus Edelstahl gefertigt wird, ist er nach Stand der Technik resistenter gegen Abrasion und Korrosion als herkömmliche Materialien. Im Bereich des Übergangs zwischen Schild und Bodenblech bzw. Seitenwand kann es zu Reibung kommen, die abrasiv auf die Bleche wirkt.

Flächenlast und Lagerhöhe

Je nach Größe der eingesetzten Zylinder des Schubschilds können hier hohe Flächenlasten erzeugt werden.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Das Schubschild kann mit angepasster Geschwindigkeit nach vorne gefahren werden.

119

Teil IV: Stückgut-Fördertechnik Ein Stückgut zu fördern, stellt eine andere technische Aufgabe dar, als einen Produktberg, der sich aus Schüttgütern zusammensetzt, zu transportieren. Deshalb muss in Abgrenzung zur SchüttgutFörderung zunächst das Pflichtenheft der Stückgut-Förderung dargestellt werden.

19

Pflichtenheft für Stückgut-Fördertechnik

Die Nenngrößen der Stückgut-Förderung sowie die Konstruktionseigenschaften von Fördersystemen werden hier untersucht.

19.1

Nenngrößen für die Förderung von Stückgütern

Nicht stetige Fördersysteme sind z. B. Gabelstapler oder Vertikallager, durch die ein nicht stetiger oder einmaliger Transport ermöglicht wird. (Griemisch, 2015) Im Bereich der stetigen Fördersysteme unterscheidet man kontinuierliche (z. B. Band- oder Schneckenförderer) und nicht kontinuierliche Förderer (z. B. Schubboden- und Schubstangen-Förderer). Die stetige Förderung von Stückgütern kann durch eine Definition und ein Pflichtenheft von der stetigen Förderung von Schüttgütern abgegrenzt werden. Dazu werden definiert  

     

die Nutzbreite des Förderers B: Das kann z. B. die Bandbreite bei einem Bandförderer oder der Spiraldurchmesser in einem Schneckenförderer sein, die Geschwindigkeit v: Die Vorschubgeschwindigkeit kann durch die Bandgeschwindigkeit im Bandförderer, die Antriebsgeschwindigkeit der Rollen auf einem Rollentisch oder der Zylinderhub eines Schubbodens sein, die Breite des transportierten Stückguts b1: Beim Schüttgut spricht man von Korngröße, die Länge des Stückguts l1: Beim Schüttgut spricht man von Korngröße, die Höhe des Stückguts h1: Beim Schüttgut spricht man von Korngröße, die Gewichtskraft des Stückguts G entweder des Produkthaufens oder des Stückguts, der Abstand zwischen zwei Stückgütern d, der Winkel α der Neigung des Fördersystems.

Abb. 19.1

Definition der wichtigsten Parameter des stetigen Stückguttransports

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_19

120

19 Pflichtenheft für Stückgut-Fördertechnik

Die Parameter in Tab. 19.1 zeichnen die Eignung von verschiedenen, stetigen Fördersystemen aus und können ebenfalls in Abgrenzung zum Schüttguttransport bestimmt werden: Tab. 19.1

Vergleich der Betriebsparameter zwischen Schüttgut- und Stückgut-Förderung Stetige Schüttgut-Förderung

Stetige Stückgut-Förderung

Nutzbreite B

Der Förderer besitzt eine (bewegte) Nutzbreite, die vom Schüttgut benutzt wird.

Der Förderer besitzt eine (bewegte) Nutzbreite, die vom Stückgut benutzt wird.

Fördergeschwindigkeit v

Der Förderer besitzt eine typische Fördergeschwindigkeit, mit der das Schüttgut bewegt wird.

Der Förderer besitzt eine typische Fördergeschwindigkeit, mit der das Stückgut bewegt wird.

Belegte Breite b1

Das Schüttgut belegt die Nutzbreite B mit einer Breite b1, die je nach Haufenstruktur wechseln kann.

Das Stückgut belegt die Nutzbreite B mit einer Breite b1, die – bei gleichem Stückgut – immer gleich bleibt.

Belegte Länge l1

Das Schüttgut belegt eine Länge l1 auf dem Förderer, die je nach Haufenstruktur wechseln kann.

Das Stückgut belegt eine Länge l1, die – bei gleichem Stückgut – immer gleich bleibt.

Belegte Höhe h1

Das Schüttgut belegt eine Haufenhöhe, die je nach Haufenstruktur wechseln kann.

Das Stückgut belegt eine Produkthöhe, die – bei gleichem Stückgut – immer gleich bleibt.

Produktgewicht G

Im Schüttgut ergibt sich ein Haufengewicht G, das sich je nach Haufenstruktur, z. B. nach Anzahl der Einzelprodukte, die den Haufen ausbilden, ändern kann.

Das Stückgut hat ein Produktgewicht G, das – bei gleichem Stückgut – immer gleich bleibt.

Produktabstand d

Im Schüttgut gibt es definitionsgemäß keinen Abstand zwischen verschiedenen Produkten.

Im Stückguttransport kann man einen solchen Abstand definieren, der bei gleichbleibenden Förderbedingungen auch konstant sein sollte.

Winkel α

Die Eigenschaften der Haufenstruktur des Schüttguts ermöglichen, dass der Förderer angestellt wird.

Die Eigenschaften des Einzelprodukts ermöglichen, dass der Förderer angestellt wird.

19 Pflichtenheft für Stückgut-Fördertechnik

19.2

121

Konstruktionseigenschaften von Stückgut-Förderern

Es können Konstruktionseigenschaften genannt werden, die bei der Maschinenwahl entscheidend sein können. Es sind dieselben wie bei der Schüttgutförderung: Tab. 19.2

Pflichtenheft der Konstruktionseigenschaften für die Stückgut-Förderung

Antriebsdefinition

Stückgut kann ein niedriges Einzelgewicht haben. Deshalb sollte die Antriebswahl vom transportierten Produkt abhängig sein.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Je nach realer Stückgutbreite (b1) kann eine geeignete Förderbreite (B) gewählt werden. Meist ist es Ziel, ein einzelnes Produkt zu fördern. In manchen Anwendungsfällen können zwei oder mehrere Produkte parallel gefördert werden.

Notwendige Einbauhöhe

Stetige Stückgutförderer finden sich in vielen Industrieanwendungen wieder. Die Einbauhöhe kann in konkreten Einbausituationen sehr wichtig werden, weil sich die Fördereinrichtungen den Gegebenheiten des Gebäudes und des Prozesses anpassen müssen.

Verschleißteile

Die Stückgut-Fördertechnik orientiert sich an industriellen Maßstäben. Idealerweise werden die Verschleißteile als Standardteile jederzeit verfügbar dem Betrieber angeboten und als Module mit geringer Stillstandszeit ausgewechselt.

Flächenlast und Lagerhöhe

Die Flächenlast ist meist gering, da ein einzelnes Stückgut eben nur ein begrenztes Gewicht hat.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Durch Einstellung der Fördergeschwindigkeit kann der Förderer dem jeweiligen Industrieprozess angepasst werden und eine gewünschte Distanz (d) zwischen zwei Produkten erzielt werden.

122

20 Schubboden als Stückgut-Förderer

20

Schubboden als Stückgut-Förderer

Der Schubboden ist als Fördereinrichtung für Schüttgüter in LKWs erfunden worden. Die Anwendungstechnik in dieser Infrastruktur stellt keine Qualifikation für andere industrielle Bereiche dar. Die Eignung dieser Technik für Stückgüter in einer stationären Nutzung kann jedoch mit Kriterien nach Stand der Technik analysiert werden.

20.1

Eignung

In industriellen Anwendungen kommt die Schubboden-Technik selten zum Einsatz. Gründe dafür können aus den definierten Förderbedingungen für Stückgüter gefunden werden: Tab. 20.1

Betriebsparameter des Schubbodens bei der Stückgut-Förderung Stetige Stückgut-Förderung

Nutzbreite B

Der Standard-Schubboden besitzt eine große Nutzbreite, die vom Stückgut benutzt werden kann. Das ist der Grund, warum Paletten (KMC, 2014), Ballen (VictoriaHaySales, 2015) oder große Pakete (Super Sliding Slat Floor System, 2017) von Schubböden transportiert werden.

Fördergeschwindigkeit v

Der Schubboden besitzt eine typische Fördergeschwindigkeit v, die für den Stückgut-Transport oft als zu klein betrachtet wird.

Belegte Breite b1

Das Stückgut belegt die Nutzbreite B mit einer Breite b1, die bei einem breiten Schubboden sehr groß sein kann.

Belegte Länge l1

Die Länge l1 kann bei einem Schubboden sehr groß sein.

Belegte Höhe h1

Die Produkthöhe h1 kann bei einem Schubboden sehr groß sein.

Produktgewicht G

Das Produktgewicht G kann bei einem Schubboden sehr groß sein.

Produktabstand d

Im Stückguttransport kann man einen solchen Abstand definieren, der bei gleichbleibenden Förderbedingungen auch konstant sein sollte. Leider kann der Funktionalzyklus eines Schubbodens (alle Bohlen gemeinsam nach vorne und dann die Bohlen einzeln zurück) dazu führen, dass der Produktabstand nicht eingehalten werden kann. Der Produktabstand d = 0 kann dann ein Vorteil sein, wenn z. B. Papierrollen ohne Transportsicherung „automatisch“ gesichert im LKW gefahren werden können und dann am Bestimmungsort per Schubboden ausgeladen werden (Trösch, 2020). In der Tat kann bei der Rückwärtsbewegung der einzelnen Bohlen das Stückgut je nach Stückgutgewicht, seiner Haftung auf dem Schubboden, der Vorschubgeschwindigkeit des Schubbodens etc. die Stückgut-Stellung auf dem Förderer verschieben und eventuell drehen.

Winkel α

Die Eigenschaften des Einzelprodukts ermöglichen, dass der Förderer angestellt wird. Leider kann ein Schubboden nur bedingt angestellt werden.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_20

20 Schubboden als Stückgut-Förderer

123

Die Konstruktionseigenschaften des Schubbodens sind ebenfalls Gründe, warum nur wenige Schubböden im Bereich des Stückgut-Transports benutzt werden: Tab. 20.2

Konstruktionseigenschaften des Schubbodens für die Stückgut-Förderung

Antriebsdefinition

Stückgut kann ein niedriges Einzelgewicht haben. Jedoch braucht das Hydraulikaggregat eines Schubbodens immer eine gewisse Antriebsleistung, um den hydraulischen Druck aufzubauen. Für leichte, kleine Stückgüter ist ein hydraulischer Antrieb sicher überdimensioniert.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Leider ist der Vorteil des Schubbodens, große Förderflächen zu ermöglichen, hier ein Nachteil, weil er zu unnötigen Maschinenkosten führt.

Notwendige Einbauhöhe

Der Schubboden hat eine geringe Einbauhöhe. Für leichtes Material kann auch ein Zungen-Schubboden eingesetzt werden.

Verschleißteile

Der Schubboden ist extrem verschleißarm.

Flächenlast und Lagerhöhe

Die Flächenlast ist meist gering, da ein einzelnes Stückgut eben nur ein begrenztes Gewicht hat. Leider ist der Vorteil des Schubbodens, hohe Flächenlasten zu akzeptieren, hier ein Nachteil, weil er zu unnötigen Maschinenkosten führt.

Variation der Fördergeschwindigkeit

Die Vorschubgeschwindigkeit eines Schubbodens kann angepasst werden. Durch den diskontinuierlichen Bewegungszyklus ist (mit Ausnahme der „Zylinder-Bohlen“) eine kontinuierliche Förderbewegung nicht möglich.

124

20 Schubboden als Stückgut-Förderer

20.2

Förderung von großen, schweren Stückgütern

Der Schubboden wird demnach nicht häufig beim Stückgut-Transport gebraucht. Jedoch hat sich ein Anwendungsbereich in der Logistik gebildet für sehr schwere Einzelteile (Hermann, 2015), wie der Palettentransport (Keith, PALLET WALKER® System, 2012), bei dem die Schubboden-Technik (siehe Abb. 20.1) als Alternative zu Kettenförderern (siehe Abb. 20.2) zum Einsatz kommen kann (FranzJosef Kipp GmbH, 2020):

Abb. 20.1

Schubboden-Palettentransport (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

Abb. 20.2 Kettenförderer bei LKW-Entladung (Foto: Fa. J. Horstmann GmbH, 2019)

Auch Ballen in der Agrartechnik für Stroh- oder Heutransport und -lagerung waren von Anfang an Teil der Anwendungen der Schubboden-Technik. In den letzten Jahren sind verschiedene Anwendungen im Bereich der Lebensmitteltechnik (Possma, 2014), Recyclingtechnik (Gerdes, 2018) und der Sekundärressourcen dazugekommen:

Abb. 20.3

Ballentransport in einem Ballenaufreißer mit Schubboden-Aufgabebunker (Foto: Fa. MaB SARL, 2013)

Abb. 20.4

Papierrollen auf LKW-Schubboden (Foto: Fa. Knapen Trailers)

Die Abb. 20.3 zeigt, wie ein Ballen von komprimierten Plastikflaschen auf einem Stahlschubboden einem Ballenaufreißer zugeführt wird. In der nachfolgenden Anlage wird das Material weiter vereinzelt und sortiert, um sortenreines Plastik wieder zu verwenden. Auch Papierrollen werden in LKWs dank Schubböden gefördert und entladen, siehe Abb. 20.4 (Knapen Trailers, 2020). Das Stückgut-Gewicht kann dabei sehr hoch sein. Der Hersteller setzt eine Sonderbauweise des LKW-Schubbodens zur schnellen Entladung an der Laderampe ein. Eine seitliche Beladung kann die Beladungszeit für einen LKW-Schubboden zum Stückguttransport beschleunigen (H & W, 2020).

20 Schubboden als Stückgut-Förderer

20.3

125

Förderung von kleinen Stückgütern

Der Transport von kleinem oder leichtem Stückgut ist nach den bekannten Konstruktionsprinzipien zu aufwändig bzw. zu kostenintensiv für die Schubboden-Technik.

Miniatur-Schubboden: Tischgroße Maschinen Jedoch gibt es auch Ausnahmen von der Regel. Dazu zählt z. B. ein Mikro-Trockner, der einen Schubboden benutzt, der ca. 2 m  1 m groß ist:

Abb. 20.5

Tischgröße: Mikro-Trockner mit Schubboden (Foto: Gerdes AG, 2019)

Solch eine kleine Maschine (siehe Abb. 20.5) ist also durchaus vorstellbar, wenn der Benutzer die Mehrkosten einer robusten Stahlschubboden-Konstruktion mit Hydraulikantrieb zu bezahlen bereit ist. In der Tat ergibt es Sinn, darüber nachzudenken, Stahl- bzw. Aluminiumbohlen durch Plastik- oder Kompositstoffe zu ersetzen. Auch der hydraulische Antrieb kann durch einen elektrischen oder pneumatischen ersetzt werden.

Vereinfachte Kantblech-Schubbohlen Auch ist es vorstellbar, die Schubbohlen, deren Hohlprofil immer volumen- und kostenträchtig ist, durch „Zungen“ zu ersetzen. Diese Zungen können z. B. aus einfachem Stahlblech (siehe Abb. 20.6) hergestellt werden:

Abb. 20.6 a)

Zungen-Schubboden aus Kantblechen (Fotos: Fa. MaB SARL, 2011)

b) Anbindung der Hydraulikzylinder

126

21 Alternativen zum Schubboden

21

Alternativen zum Schubboden

Im Bereich der Stückgut-Industrie sind Fördersysteme entwickelt worden, um gezielt Stückgüter zeiteffektiv und zuverlässig zu transportieren. Dazu zählen:   

Ketten-Tischförderer, Rollen-Tischförderer, Kugel-Tischförderer.

21.1

Ketten-Tischförderer

Der Begriff „Ketten-Tischförderer“ wird in Abgrenzung zum Ketten-Bandförderer bzw. zum Plattenbandförderer mit Kettenantrieb benutzt, also zwei anderen Fördereinrichtungstypen, die in der Schüttgutindustrie eine große Rolle spielen. Im Gegensatz zum Schubboden kann der Ketten-Tischförderer mit den definierten Förderbedingungen für Stückgüter (Horstmann, 2016) empfohlen werden: Tab. 21.1

Betriebsparameter des Ketten-Tischförderers bei der Stückgut-Förderung Stetige Stückgut-Förderung

Nutzbreite B

Der Ketten-Tischförderer besitzt eine große Nutzbreite b, die vom Stückgut belegt werden kann. Das ist der Grund, warum Paletten, Ballen oder große Pakete auf dieser Fördereinrichtung transportiert werden können.

Fördergeschwindigkeit v

Der Ketten-Tischförderer ist ein kontinuierlich wirkendes Fördermittel, bei dem eine angepasste Fördergeschwindigkeit gewählt werden kann.

Belegte Breite b1

Das Stückgut belegt die Nutzbreite B mit einer Breite b1, die bei einem Ketten-Tischförderer je nach Aufgabenstellung entsprechend groß gewählt werden kann.

Belegte Länge l1

Die Länge l1 kann bei einem Ketten-Tischförderer sehr groß sein.

Belegte Höhe h1

Die Produkthöhe h1 kann bei einem Ketten-Tischförderer sehr groß sein.

Produktgewicht G

Das Produktgewicht G kann bei einem Ketten-Tischförderer sehr groß sein.

Produktabstand d

Im Stückguttransport muss der Produktabstand gleich bleiben. Bei kontinuierlich wirkenden Fördereinrichtungen wie dem Ketten-Tischförderer wird das Stückgut auf einem definierten Platz positioniert, wo es bis zum Transportende verbleibt.

Winkel α

Je nach Stückguttyp kann der Ketten-Tischförderer auch eine Steigung hinauffördern.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_21

21 Alternativen zum Schubboden

127

Die Konstruktionseigenschaften des Ketten-Tischförderers sind Gründe, weshalb viele davon im Stückguttransport eingesetzt werden: Tab. 21.2

Konstruktionseigenschaften des Ketten-Tischförderers für die Stückgut-Förderung

Antriebsdefinition

Je nach Stückgutgewicht und Abmessungen kann die Antriebsleistung des jeweiligen Getriebemotors des Ketten-Tischförderers ausgelegt werden.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Ein Ketten-Tischförderer kann eine große Nutzbreite abdecken. Der Vorteil des Ketten-Tischförderers besteht darin, dass seine Förderoberfläche nicht motorisiert ist, sondern dass nur die Ketten das Stückgut tragen.

Notwendige Einbauhöhe

Der Durchmesser der Kettenräder ergibt die notwendige Einbauhöhe.

Verschleißteile

Der Ketten-Tischförderer besitzt vor allem die Längung und Abnutzung der Kettenglieder als wichtigste Verschleißteile.

Flächenlast und Lagerhöhe

Die Auflagekräfte auf den Ketten sind hoch aber auch bekannt.

Die Abb. 21.1 zeigt die robuste Bauweise von Ketten-Tischförderern, die geeignet sind zum Palettentransport.

Abb. 21.1

Palettentransport mit Ketten-Tischförderer (Foto: J. Horstmann GmbH, 2016)

Deutlich sieht man auch den Vorteil gegenüber dem Schubboden, dessen gesamte Auflagefläche mit Schubbohlen motorisiert bzw. beweglich ist. Der Fördertisch als solcher ist feststehend und nicht motorisiert. Nur die Ketten, die die Paletten weitertransportieren, sind mobile Teile des KettenTischförderers.

128

21 Alternativen zum Schubboden

21.2

Rollen-Tischförderer

Der Begriff „Rollen-Tischförderer“ wird in Abgrenzung zum Bandförderer mit Auflagerollen benutzt, der in der Schüttgutindustrie eine große Rolle spielt. Rollen-Tischförderer können schwerkraftgetrieben ohne Rollenantrieb und mit Rollenantrieb eingesetzt werden: Tab. 21.3

Betriebsparameter des Rollen-Tischförderers bei der Stückgut-Förderung Stetige Stückgut-Förderung

Nutzbreite B

Die Nutzbreite B wird durch die Seitenwände, die als Gleit- und Führungselemente dienen, begrenzt.

Fördergeschwindigkeit v

Die Fördergeschwindigkeit kann angepasst werden.

Belegte Breite b1

Je nach belegter Breite müssen die Gleit- und Führungselemente angepasst werden.

Belegte Länge l1

Die Länge l1 kann bei einem Rollen-Tischförderer groß werden.

Belegte Höhe h1

Die Produkthöhe h1 kann bei einem Rollen-Tischförderer groß werden.

Produktgewicht G

Das Produktgewicht G kann bei einem Rollen-Tischförderer groß werden.

Produktabstand d

Der Produktabstand kann mit durch Taktungshilfsmittel erzielt und stabilisiert werden. Das Abrollen der Produkte auf den Rollen des Rollen-Tischförderers kann im ungünstigsten Fall (bei fehlenden Gleitund Führungselementen) zu einem Querstellen und ohne Taktungshilfsmittel zu einer Nichteinhaltung des Produktabstands führen.

Winkel α

Je nach Stückguttyp kann der Rollen-Tischförderer auch eine Steigung bzw. ein Gefälle bewältigen.

Die Konstruktionseigenschaften des Rollen-Tischförderers sind Gründe, weshalb viele davon im Stückguttransport eingesetzt werden: Tab. 21.4

Konstruktionseigenschaften des Rollen-Tischförderers für die Stückgut-Förderung

Antriebsdefinition

Je nach Stückgutgewicht und Abmessungen kann die Antriebsleistung des jeweiligen Getriebemotors des Rollen-Tischförderers ausgelegt werden. In manchen Anwendungen ist die Schwerkraft ausreichend.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Ein Rollen-Tischförderer kann eine große Nutzbreite abdecken.

Notwendige Einbauhöhe

Die Einbauhöhe kann wegen des geringen Durchmessers der EinzelRollen klein bleiben.

Verschleißteile

Der Rollen-Tischförderer kann dank robuster Einzelrollen verschleißfest ausgelegt werden. Jedoch müssen die Einzelrollen und ihre Aufhängung regelmäßig geprüft werden.

Flächenlast und Lagerhöhe

Die Auflagekräfte auf die Rollen können hoch sein, aber sie können sich auch auf eine große Anzahl an Einzelrollen aufteilen. Beim Abladen durch Herunterfallen auf einen Rollenförderer muss die maximale Fallhöhe und das maximale Stückgewicht an der maximalen Auflagekraft einer einzelnen Rolle ausgerichtet sein.

21 Alternativen zum Schubboden

21.3

129

Kugel-Tischförderer

Der Begriff „Kugel-Tischförderer“ wird in Abgrenzung zum Rollen-Tischförderer und auch zum Begriff der Kugellager, die bei einem Band- oder Kettenförderer die Antriebs- bzw. Spannrolle halten, benutzt. Der Kugel-Tischförderer kann als Schwerkraftsystem vorliegen oder – ausgestattet mit einem Schieber – auch eine spezielle Förderbewegung ausführen. Tab. 21.5

Betriebsparameter des Kugel-Tischförderers bei der Stückgut-Förderung Stetige Stückgut-Förderung

Nutzbreite B

Die Nutzbreite B wird durch die Seitenwände, die als Gleit- und Führungselemente dienen, begrenzt.

Fördergeschwindigkeit v

Die Fördergeschwindigkeit kann angepasst werden.

Belegte Breite b1

Je nach belegter Breite müssen die Gleit- und Führungselemente angepasst werden.

Belegte Länge l1

Die Länge l1 kann bei einem Kugel-Tischförderer groß werden.

Belegte Höhe h1

Die Produkthöhe h1 kann bei einem Kugel-Tischförderer groß werden.

Produktgewicht G

Das Produktgewicht G kann bei einem Kugel-Tischförderer groß werden.

Produktabstand d

Der Produktabstand kann mit durch Taktungshilfsmittel erzielt und stabilisiert werden. Das Abrollen der Produkte auf den Kugeln kann im ungünstigsten Fall (bei fehlenden Gleit- und Führungselementen) zu einem Querstellen und ohne Taktungshilfsmittel zu einer Nichteinhaltung des Produktabstands führen.

Winkel α

Je nach Stückguttyp kann der Kugel-Tischförderer auch eine Steigung – mit Hilfe eines Schiebers – bzw. ein Gefälle bewältigen.

Die Konstruktionseigenschaften des Kugel-Tischförderers sind Gründe, weshalb viele davon im Stückguttransport eingesetzt werden: Tab. 21.6

Konstruktionseigenschaften des Kugel-Tischförderers für die Stückgut-Förderung

Antriebsdefinition

Je nach Stückgutgewicht und Abmessungen kann die Antriebsleistung des Schiebers ausgelegt werden. In manchen Anwendungen ist die Schwerkraft ausreichend.

Förderoberfläche und Flächenüberdeckung

Ein Kugel-Tischförderer kann eine große Nutzbreite abdecken.

Notwendige Einbauhöhe

Die Einbauhöhe kann wegen des geringen Durchmessers der EinzelKugeln klein bleiben.

Verschleißteile

Der Kugel-Tischförderer besitzt aufgrund der robusten Einzelkugeln wenig Verschleiß.

Flächenlast und Lagerhöhe

Die Auflagekräfte auf die Kugeln können hoch sein, aber sie können sich auch auf eine große Anzahl an Einzelkugeln aufteilen.

131

Teil V: Produktion, Wartung, Reparatur, Kosten 22

Produktionsaspekte

In diesem Kapitel sollen die Produktionsaspekte von Schubböden dargestellt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Einsatzgebiete haben sich auch spezifische Produktionssituationen für Aluminiumbzw. Stahlschubböden ergeben.

22.1

Aluminiumserienproduktion

Natürlich ist es interessant, automatisierte Produktionsschritte in die Produktion von Schubbohlen zu integrieren. Auch hier ist die Serienproduktion sehr wichtig. Je mehr Schweißnähte auf identische Weise wiederholt werden müssen, desto sinnvoller ist es, z. B. einen Schweißroboter (siehe Abb. 22.1) zu programmieren. Je mehr Standardteile geschnitten werden müssen, desto interessanter ist es, einen vollprogrammierten Laser-Schneider zu benutzen.

Abb. 22.1 a)

Schweißroboter für Rahmenkonstruktion (Fotos: Fa. Knapen Trailers, 2019)

b)

Längsträger

Aluminiumbohle Die Aluminiumbohlen werden in einer Druckguss-Serienproduktion erzeugt. Hohe Stückzahlen sind nötig, um eine Rentabilität beim Verkauf dieser Hohlprofile zu erzielen. Aus diesem Grund konzentriert sich die Produktion von Aluminiumprofilen auf wenige Hersteller, die eine ausreichende Umsatzsituation besitzen. Die Produktion dieser Bohlen kann z. B. durch mehrere Toleranzfelder relativ eng charakterisiert werden:  Parallelismus der Profilstruktur: Über 12 m Länge kann eine Abweichung der Parallelität von weniger als 0,5 mm erzeugt werden.  Die Seitenabmessungen (Breite) können mit ± 0,1 mm toleriert werden.  Die Höhenabmessungen (Gesamthöhe) können ebenfalls mit ± 0,1 mm toleriert werden.

Lippendichtung Aufgrund der genauen Abmessungen einer Aluminium-Druckguss-Serienproduktion ist ein Dichtheitstest der Aluminiumbohlen möglich und beim Zusammenbau auch vorgesehen.  

Der Durchmesser der Einlegenut für die Lippendichtung kann mit einem Toleranzfeld von ± 0,05 mm angegeben werden. Die Lippendichtung selbst ist ein Plastikband, das in die Nut eingelegt werden muss und ein Toleranzfeld von ebenfalls ± 0,05 mm hat.

Durch diese engen Toleranzen ist die Funktion eines LKW-Schubbodens und seine interne Reibung, das heißt zwischen zwei Bohlen und deren Dichtungen, abschätzbar. © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_22

132

22 Produktionsaspekte

22.2

Stahleinzelproduktion

Im Gegensatz zur Aluminium-Druckguss-Serienproduktion für Hunderte an LKW-Schubböden pro Jahr orientiert sich die Stahlschubboden-Produktion an Projekten, in denen spezifische Längen und Breiten für die Schubbohlen definiert werden. Stahlschubböden werden z. B. für Sonderprojekte als stationäre Bunker in Form von Einzelstückproduktionen realisiert (siehe Abb. 22.2).

Abb. 22.2 a)

Stahlbohlen-Produktion (Fotos: Fa. Konrad Pumpe GmbH, 2017)

b) Kontrolle der Maßhaltigkeit

Normale Rechteck-Hohlprofile nach DIN EN 10210-2 können dazu benutzt werden. Deshalb ist dann eine solche Stahlbohle charakterisiert durch mehrere Toleranzfelder:   

Parallelismus der Profilstruktur in einem Strangguss-Profil: Über 12 m Länge kann eine Abweichung der Parallelität von < 2 mm erzeugt werden. Die Seitenabmessungen (Breite) können mit ± 0,5 mm toleriert werden. Die Höhenabmessungen (Gesamthöhe) können ebenfalls mit ± 0,5 mm toleriert werden.

Diese Werte entsprechen den Produktionsbedingungen bei traditionellen Stranggussverfahren für normale Hohlprofile.

Labyrinthdichtung Die Labyrinth-Dichtung ist notwendig, um den großen Toleranzfeldern der Stahlprofile genüge zu tun. Ein Beispiel wird in der folgenden Abb. 22.3 veranschaulicht:

Abb. 22.3

Stationärer Bunker mit Baustahlprofilen und Abdeckblechen als Labyrinth-Dichtung (Foto: Fa. MaB, 2017)

Die folgenden Toleranzangaben geben eine Größenordnung in Vergleich zu den Aluminiumprofilen:  

Der Höhenabstand zwischen Bohle und Abdeckblech kann mit einem Toleranzfeld von ± 1 mm angegeben werden. Der Seitenabstand der Gleitsteine, die den Vorschub der Bohle begleiten, kann mit einer lichten Weite von 2 mm ± 0,5 mm angegeben werden.

22 Produktionsaspekte

22.3

133

Stahlserienproduktion

In der Stahleinzelproduktion können z. B. Schweißarbeiten von Hand und die Benutzung handelsüblicher Stahlhohlprofile durch das Kostenargument akzeptiert werden. Jedoch bildet sich selbst im Sondermaschinenbau eine Entwicklung ab, in der Lösungen standardisiert und als Baugruppen vereinfacht bzw. modularisiert werden. Die technische Entwicklung durch die computergestützte Konstruktion und Fertigung ist natürlich der Grund für eine industrielle Weiterentwicklung und kann durch folgende Beispiele veranschaulicht werden: 







Baugruppen, wie z. B. die Zylindergruppe oder die Kraftübertragungstraverse, werden in einer 3DKonstruktionssoftware als Blöcke importiert und exportiert. Idealerweise ändern sich diese Baugruppen nicht mehr, werden in Serienproduktion vorgefertigt und sind per vorgegebener Schnittstelle mit z. B. demselben Flanschbild anpassbar für verschiedene Maschinenvarianten. Andere Baugruppen, z. B. die Gleitelemente, können mithilfe externer Fertigung durch einen Zulieferer in „Totzeit“, also von der eigentlichen Fertigung abgekoppelter Produktionszeit, vorbereitet werden, wenn die Reibungssituationen in allen Maschinenvarianten durch dieselben Elemente gelöst werden können. Schweißnähte von Hand z. B. für die Querträger am Schubboden-Rahmen können bei einer großen Anzahl gleicher Schweißnähte qualitativ besser und schneller durch einen Schweißroboter erstellt werden, wenn z. B. die Querträger immer gleich sind und nur ihr Abstand sich je nach Belastungsfall ändert. Handelsübliche Träger und Hohlprofile werden durch weit tolerierte Strangguss-Profile gefertigt. Sie können, z. B. für die Schubbohlen durch passgenaue Kantbleche ersetzt werden, wenn die computergestützte Laserschneid- und Kantungs-Fertigung verbesserte Maschineneigenschaften und damit eine erhöhte Qualität ermöglichen. Diese Fertigungssicherheit drückt sich z. B. aus durch eine vereinfachte Tolerierung der Gleitelemente, höhere Dichtheit zwischen den Schubbohlen und eine größere Laufruhe der fertig montierten Schubbohlen. So können auch eventuell ursprünglich höhere Fertigungsstückkosten gerechtfertigt werden.

Die folgenden Abb. 22.4a) und b) zeigen Beispiele passgenauer Gleitelemente sowie die vereinfachte Montage dank sehr maßhaltiger und modular gefertigter Stahlschubbohlen:

Abb. 22.4 a)

Gleitschiene und Gleitstein b) Modulare Schubbohlen (Fotos: Fa. Westeria Fördertechnik GmbH, 2019)

134

22 Produktionsaspekte

22.4

Zusammenbau: die Hochzeit des Schubbodens

Mehrere Elemente müssen zusammengefügt werden:

Baugruppen Wie jede andere Fördereinheit besitzt der Schubboden mehrere Baugruppen (siehe Abb. 22.5), die im Idealfall standardisiert sind und am Ende des Montageprozesses zusammengebaut werden müssen:       

der bewegte Schubboden selbst, die Antriebseinheit: Hydraulikzylinder, Kraftübertragungs-Traversen, Umschalt- und Wegeventile, das Hydraulikaggregat, der unbewegte Unterraum: Rahmen, Querträger, Längsträger, der unbewegte Nebenraum und die Seitenwände, die Rückwand bzw. die Stirnwand, der Auslassbereich und die Anbindung an den nachfolgenden Prozess durch eine Dosier- und Fördereinrichtung.

Abb. 22.5

Modularer Bunkeraufbau mit Rückwand, Seitenwänden und Dosiereinheit (Foto: Fa. Konrad Pumpe GmbH, 2019)

22 Produktionsaspekte

135

Funktionstest Die Fördereinheit im engeren Sinne funktioniert, wenn sie mit der Antriebseinheit und dem Unterraum (Stützkonstruktion) zusammengebaut worden ist. Im Rahmen des Funktionstests können folgende Punkte beobachtet werden:  



Geräuschentwicklung durch aneinander reibende Bauteile (siehe Aufbau in Abb. 22.6), das heißt die Toleranzangaben der Fertigung sind bei der Montage nicht berücksichtigt worden. Druckanstieg bei der Schubbohlenbewegung im Leerbetrieb: – Druck bei der gemeinsamen Vorwärtsbewegung, – Druck bei der einzelnen Rückwärtsbewegung eines Zylinders, – Erreichen des Maximaldrucks am Sicherheitsventil. Geschwindigkeit der Bohlenbewegung: Bei Nutzung der ganzen Pumpenkapazität, Bei reduzierter Nutzung der Pumpenkapazität mithilfe eines Durchflussbegrenzers.

– –

Abb. 22.6

Zusammenbau eines Stahlschubbodens (Foto: Fa. Belo Groep, 2020)

Dichtheitstest Aufgrund der genauen Abmessungen einer AluminiumStrangguss-Produktion ist ein Dichtheitstest der Aluminiumbohlen möglich und beim Zusammenbau auch vorgesehen. Zu diesem Zweck müssen die Lippendichtungen eingeführt werden und ein vollständiger Schubboden getestet werden. Spezielle Bauformen der Aluminiumbohlen sehen sogar eine Dichtheit bei Wasserbefüllung vor. Ein Stahlschubboden mit Labyrinthdichtung kann vom Prinzip her nicht wasserdicht sein. Er braucht eine zusätzliche Wanne unter dem Schubboden, um eine solche Dichtheit zu erzeugen.

136

23

23 Wartung

Wartung

Die Wartungsarbeiten an einem Schubboden können in verschiedene Wartungs-Ebenen unterteilt werden: Wartung durch den Bediener, Wartung durch den Wartungsdienst im Wochen-, Monats- und Jahresrhythmus.

23.1

Wartung durch den Bediener: Tagespflege

Der Bediener hat beschränkte Hilfsmittel und eingeschränkte Qualifikationen um die Wartung an der Maschine durchzuführen, deshalb wird seine Leistung meist auch als Maschinenreinigung oder Maschinenpflege verstanden.

Schubbohlen Der Bediener überprüft den Zustand der Maschinenteile, z. B. den Zustand der Schubbohlen. An den Schubbohlen überprüft er die reibungsarme Bewegung nach vorne und nach hinten sowie den Abrieb an der Oberfläche. Haben sich Fremdstoffe in den Schubboden eingeklemmt, muss der Bediener sie entfernen. Auch eine verdreckte Oberfläche des Schubbodens erfordert eine Reinigung. Die Abrasion kann durch einen sogenannten „Bohlenschuh“ (siehe Abb. 23.1a) gemindert werden. Nach Herstellerangabe (Knapen Trailers, 2020) kann der Energiegewinn durch eine systematische Reinigung 10 bis 20 % der Betriebskosten betragen.

Abb. 23.1 a)

„Bohlenschuh“ b) Seitliche Schubbohlendichtung als Verschleißschutz als verschraubbares Band (Fotos: Fa. Knapen Trailers, 2019)

Abdichtungen Auch die Abdichtung zwischen den Schubbohlen verlangt die Aufmerksamkeit des Bedieners. Wenn es sich um eine Lippendichtung oder eine sonstige Kontaktdichtung handelt, muss der Bediener überprüfen, ob das Dichtungselement noch vorhanden ist und inwieweit das Dichtungselement seine Funktion erfüllt. Der Ersatz bzw. die Erneuerung der Dichtfunktion muss durch den Wartungsdienst gewährleistet werden. Nach dt. Straßenverkehrsordnung darf ein LKW keine Ladung auf der Straße verlieren. Daher ist die Abdichtung des Schubbodens eine gesetzliche Forderung und darf nicht vernachlässigt werden. Die Abb. 23.1b) zeigt die seitlichen Lippendichtungen an Standard-Aluminiumbohlen. Diese Dichtung ist ein Plastikband, dessen Montage einfach ist und das durch Schrauben gesichert werden kann. Handelt es sich um eine Labyrinthdichtung, muss der Bediener sicherstellen, dass die Dichtungsfunktion durch die vom Hersteller angegebenen, lichten Spalte erfüllt ist.

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_23

23 Wartung

23.2

137

Wartungsdienst: Wochen- und Monatsdienst

Die SPS-Steuerung muss von einem qualifizierten Steuerungstechniker begutachtet werden, weil die Schubboden-Funktion sowie die Schnittstellen mit anderen Prozessfunktionen Teil einer SPSProgrammierung sein können. In der Tat kann das SPS-Programm die genauen Parameter des Schubboden-Bewegungsablaufs wie z. B. Zyklus zum Vorschub oder zur Rückwärtsbewegung, Vorschubgeschwindigkeit, Pausenzeiten, aufgewendete Kraft, Druckbegrenzung etc. beinhalten. Deshalb kann ein Eingriff in die Programmierung zum Aussetzen der Schubboden-Funktionen führen. Typische Fehlermeldungen, die in einer SPS-Steuerung eingehen können, sind z. B.:       

überhöhte Temperatur des Hydrauliköls, fehlendes Hydrauliköl, Nichterreichen eines Näherungsschalters, Überschreiten des Niveaus zur Beladung des Stauraums, Überschreiten der maximalen Intensität an einem Getriebemotor, unvollständiger Bewegungsablauf aufgrund eines beschädigten Relais oder eines beschädigten Wegeventils und Überschreiten der gestatteten, maximalen Zykluszeiten.

Zur Behebung eines Mangels im Hydrauliksystem muss der beauftragte Hydrauliker hinreichend qualifiziert und an der Maschine eingewiesen sein. Eine Fehlfunktion am Wegeventil kann mehrere Ursachen haben:   

 

innere Verschmutzung, fehlerhafte Wegeventilfunktion durch einen mangelhaften Magneten, unzureichender Druck an einem Hydraulikzylinder, der z. B. von einer internen Leckage (Übergang vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich des Zylinders) an der Zylinderdichtung herrührt, ein Fremdkörper, der in den Hydraulikzylinder bzw. in das Wegeventil gelangt ist, eine Fehlfunktion der Pumpe durch unzureichende Reinigung und Wartung z. B. durch fehlendes Auswechseln des Luftfilters, des Ölfilters oder des Hydrauliköls.

Zur Beurteilung einer mechanischen Fehlfunktion muss der Schubboden als Ganzes und jede Schubbohle im Einzelnen untersucht werden: 

     

Es kann eine lokale Blockade oder eine lokale Reibwiderstandserhöhung durch ein verklemmtes Element vorliegen. Alle Fremdkörper sind zu entfernen. Der gesamte Schubboden sowie jede einzelne Schubbohle müssen gereinigt werden. Auch können die Zylinderaufhängungen durch eine fehlerhafte Montage zu einer Fehlfunktion, z. B. zu einem ungleichzeitigen Vorschub, führen. Die Hydraulikzylinder können mit fehlendem Parallelismus zu den Schubboden-Achsen gelagert sein. Ihre Halterung kann zu eng oder zu weit ausgelegt sein. Der vorgesehene Zylinderhub kann mechanisch begrenzt worden oder für die Maschinenfunktion nicht ausreichend sein. Etwaige Näherungsschalter müssen auf Funktion überprüft werden. Alle Befestigungsfunktionen wie Schrauben, Muttern, Klebverbindungen, Zentrierstifte etc. müssen auf Sitz, Kraftschluss und Anziehmoment überprüft werden. Die Kraftübertragungstraversen besitzen eine besondere Funktion und müssen bezüglich ihres Parallelismus in ihrem festen Formsitz bzw. dem Kraftschluss und in ihrer effektiven Kraftübertragung überprüft werden.

Eine Zylinder-Bohle besitzt mehrere Wartungsvorteile. In der Tat sind die Fehleranalyse, Reparatur oder der Austausch an einer Zylinder-Bohle sehr einfach (siehe Abb. 23.2). Ein Funktionsfehler kann sehr einfach lokalisiert werden, weil es keine Kraftübertragungstraversen gibt und lokale, mechanische Blockaden auf eine Bohle bezogen werden können und nicht nur auf eine Bohlengruppe.

138

23 Wartung

Abb. 23.2

Einfacher Bohlenausbau durch Standardflansche (Foto: Belo Groep, 2019)

Während in einem System mit Kraftübertragungstraverse alle Funktionen innerhalb der Funktionsgruppe überprüft werden müssen, kann eine Zylinder-Bohle separat und lokal überprüft werden. So können hydraulische Eigenschaften wie der Druck, die Dichtheit oder die Ölflussfördergeschwindigkeit schnell geprüft werden. Auch mechanische Parameter wie die Hubgeschwindigkeit, die Reibung mit benachbarten Bohlen und die Robustheit können dargestellt werden. Danach ist der Austausch von Standardteilen einfach zu realisieren. Wenn ein Zylinder ersetzt werden muss, kann dies in wenigen Minuten passieren und der gesamte Schubboden ist wieder einsatzbereit. Selbst wenn eine ganze Bohle ersetzt werden muss, ist die Reparaturdauer vorhersehbar und begrenzt, weil es keine Kraftübertragungstraverse gibt.

23.3

Jahreswartung

Wie bei vergleichbaren Sondermaschinen muss entschieden werden, ob je nach Verschleißgrad und je nach Aggregatabnutzung eine vollständige oder Teilerneuerung im Rahmen des jährlichen Wartungsdiensts durchgeführt werden muss. In verschiedenen Prozessindustrien werden die Prozessaggregate einmal pro Jahr angehalten und im geleerten und gesäuberten Zustand analysiert, ob eine Gesamt- oder Teilerneuerung Sinn ergibt.  

   

Zylinderersatz: Die Anzahl der durchlaufenen Zyklen und die Betriebsdrücke haben eine unmittelbare Bedeutung für die Standzeit. Pumpenerneuerung: Die Anzahl der durchlaufenen Zyklen und die Betriebsdrücke sowie die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Staubentwicklung) können die Standzeit einer Standardpumpe beeinflussen. Dichtungen zwischen den Bohlen für den Produktfluss, Hydraulikdichtungen in den Hydraulikzylindern, Bohlen, Kraftübertragungssystem.

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

24

139

Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

In diesem Kapitel werden Pannen, Reparaturzwänge und Ersatzteil-Typen von vier Seiten beleuchtet: Pannenhilfe-Fragebogen, Fehleranalyse, Konstruktions- und Fertigungsfehler, Ersatzteilarten. Zunächst werden die wichtigsten Fragen in einem Fragebogen gestellt. Dann sollen die Fehlfunktionen symptomatisch beschrieben werden. Danach erfolgt die Analyse der Konstruktions- und Fertigungsfehler, die zu diesen Symptomen führen könnteen. Im letzten Teil sollen die Bauteile aufgelistet und beschrieben werden, die in den vorhergehenden Beschreibungen schon genannt wurden.

24.1

Pannenbeschreibung

Maschinenbeschreibung Um eine Panne zu beheben, müssen zunächst die wichtigsten Maschinenbauteile und ihre Eigenschaften bekannt sein. Dazu sollen ein Schubboden der LKW-Technik und ein stationärer Stahlschubboden verglichen werden: Tab. 24.1

Vergleich der wichtigsten Eigenschaften eines Aluminium- und eines Stahlschubbodens

Beispiel für:

Cargo Floor CF500 SL Aluminiumschubboden

Gerdes GreenSolutions 6x2,5 Dryer Stahlschubboden

Pflichtenheft

In möglichst kurzer Zeit einen LKW beladen und entladen

Im 24 h-Betrieb einen Schubboden im Trocknungsprozess kontinuierlich (langsam, mit Pausen) fahren lassen

Produktlagerhöhe

Ca. 2 m (im LKW)

Ca. 0,2 m (zur Ermöglichung der Trocknung)

Produktabwurf

Zur Abladung hinter den LKW

Zur Förderung auf die nächste Trocknungsebene oder Fördereinrichtung

Anzahl der Bohlen

21

18

Typ der Dichtung

Lippendichtung

Labyrinthdichtung

Anzahl der Zylinder

3

6

Hub [mm]

200

200

Zylinder Außen-/Innen-Ø [mm]

100/45

60/40

Arbeitsdruck [bar]

170

100

Einstellung Überdruckventil [bar]

225

160

Geschwindigkeit [m/min]

2,6

1

Pumpentyp:

Durchflussregelbare Einkammerpumpe

Durchflussfixe Dreikammerpumpe

Pumpenverwendung

Teil der LKW-Hydraulik

Stationäre Pumpe

Bewegungsumschaltung

Hydraulisch mit mechanischen Kontakten

Elektrisch mit Näherungsschaltern

Schaltschrank

Ohne

Schaltschrank mit SPSSteuerung

Maximaler Durchfluss [l/min]

110

14

Maximaler Druck [bar]

250

200

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140

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

Beschreibung des Betriebszustands in der Pannensituation In einer Bedienanleitung nach europäischer Maschinenrichtlinie 2006/42/EG liegen meist vor:       

das Datenblatt mit den wichtigsten Maschineneigenschaften, die Maschinen- und Bauteilzeichnungen, z. B. auch Explosionszeichnungen (Cargo Floor 2019), die Beschreibung der Wartungsschritte, der Wartungsplan, die Ersatzteilliste, die Risikoanalyse und ein Pannenhilf-Fragebogen (Gerdes GreenSolutions, 2019).

Im Folgenden soll eine Pannenbeschreibung, die durch den Betreiber für eine stationäre Anlage erstellt werden soll, vorgestellt werden, die bei Eingrenzung der Pannenursache hilfreich erscheint. Tab. 24.2

Fehleranalyse für die Pannenhilfe eines verlangsamten Schubbodens (wirkliches Fallbeispiel)

Fragen/Problemanalyse

Antworten/Ergebnisse (im Fallbeispiel)

In welchem Betriebsmodus tritt die Panne auf?

Automatik-Betrieb

Bei welchem Betriebsdruck?

Maximaldruck erreicht

Wird der maximale Durchfluss abgerufen?

Nein, Zylinder und Bohlen sind verlangsamt

Kann eine mechanische Blockade vorliegen? (Überladung, Verschmutzung, Vereisung?)

Ja, vielleicht. Nach einer Sichtkontrolle kann diese Ursache nicht ausgeschlossen werden.

Ist ein hydraulisches Problem möglich? (Leckage?)

Ja, vielleicht. Nach einer Sichtkontrolle kann diese Ursache nicht ausgeschlossen werden.

Schalten die Wegeventile und Relais normal?

Die LEDs zeigen das an, ja.

Wann ist die letzte Wartung durchgeführt worden?

Wartungsformular vom Vortag ausgefüllt.

Nach Formular: Reinigung durchgeführt?

Nach Überprüfung: keine mechanische Blockade.

Nach Formular: Leckage?

Ölkreislauf dicht.

Nach Formular: Filterwechsel nötig?

Keine Verschmutzung des Hydrauliköls.

Können die Zylinder einzeln im Handbetrieb gefahren werden?

Ja, aber der 3. Zylinder ist langsamer.

Ausbau nach Bedienanleitung:

Nach Überprüfung: O-Ring undicht.

Analyse des Bauteils:

Das führt zu einem internen Druckverlust.

Funktionsprüfung nach erneuter Inbetriebnahme.

Alle Funktionen wieder hergestellt.

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

24.2

141

Symptomanalyse

Im Folgenden werden Systemfehler aufgearbeitet, die mit Symptomen beschrieben werden können.

I

Beim Erst-Einschalten arbeitet der Schubboden zu langsam, vibriert oder arbeitet mit Geräuschentwicklung.

Wenn ein Schubboden deutlich langsamer als die Nenn-Zykluszeit (Zeit, um alle Bewegungen eines Zyklus zu durchlaufen) läuft, mag ein struktureller Fehler vorliegen. Auch starke Vibrationen am Chassis oder eine deutliche Geräuschentwicklung im Leerbetrieb deuten auf substantielle Probleme hin. Dieses Maschinenverhalten kann auch auf Konstruktions- oder Fertigungsfehler zurückgeführt werden, die im nachfolgenden Kapitel behandelt werden.

II

Nach erfolgreichem Erst-Einschalten kann der Schubboden nicht angeschaltet werden.

Beim stationären Schubboden mit separatem Schaltschrank: Die Bedieneinheiten bleiben unbeleuchtet: Es muss die Steuerspannung eingeschaltet werden. Hauptschalter am Schaltschrank einschalten. Die Bedieneinheiten werden beleuchtet, aber der Schubboden funktioniert nicht: In manchen stationären Systemen kann die Steuerspannung von 24V erzeugt werden, ohne dass der Schubboden funktioniert. Dafür können mehrere elektrische Gründe vorliegen: Es liegt eine Notausschaltung vor: Der Notaus muss entsperrt werden und die Notaus-Entsperrung quittiert werden (wenn das System eine doppelte Notaus-Quittierung verlangt). Oder: Ein hierarchisch höheres SPS-System verhindert das Einschalten: Es fehlt also die Freigabe. Oder: Eine Fehlermeldung verhindert ein Einschalten: Der lokale Schaltschrank besitzt demnach einen Motorenschutz, ein Relais oder eine ähnliche Ausrüstung, die eine Schubboden-Funktion bei 400 V verhindert: Man muss das jeweilige Element einschalten bzw. ersetzen. Die Bedieneinheit wird beleuchtet, aber der Schubboden funktioniert nicht. Die Pumpe ist nicht eingeschaltet. Oder Wackelkontakt. Am Standard-LKW-Schubboden (ohne Schaltschrank): Es sind keine elektrischen Probleme möglich, weil ein vollkommen hydraulisches System vorliegt. Die Fernbedienung mag jedoch defekt sein. Das Handventil ermöglicht ein mechanisches Umschalten, ohne dass die Fernbedienung benutzt werden muss. (Stas, 2020)

III

Der Schubboden kann nicht bewegt werden.

Beim stationären Schubboden mit Näherungsschaltern zur Richtungsumkehr: Alle Zylinderanschlüsse überprüfen: Richtig anschließen, um Ölfluss zu ermöglichen. Wenn die LEDs anzeigen, dass eine elektrische Ansteuerung des Wegeventils funktioniert, kann das Signal bis zum jeweiligen elektrischen Element zurückverfolgt werden: Wenn das Relais nicht schaltet, muss es ersetzt werden. Am Standard-LKW-Schubboden mit hydraulischer Richtungsumkehr: Blockade der Schnellkupplungen beseitigen. Funktion der Wege- und Umschaltventile prüfen.

142

IV

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

Das Überdruckventil schaltet.

Druck überprüfen: Ist der Sicherheitsdruck überschritten (z. B. 250 bar)? Überdruckventil überprüfen und eventuell neu einstellen. Oder: Liegt eine gewichtsmäßige Überlast vor? Wie hoch ist das Produktgewicht auf dem Schubboden? Liegt ein Produkt-Verstopfer vor? Gibt es eine mechanische Blockade?

V

Der Schubboden bewegt sich zu langsam bzw. mit unvollständigen Zyklusbewegungen.

Der Schubboden ist überladen: Das wirkliche Ladegewicht ist zu überprüfen und sollte nicht die Nennzuladung (z. B. 20 Tonnen im LKW) überschreiten. Eine Überlast stellt sich leider schon ein, wenn die zu transportierende Ware in den Regen gekommen und durch die Durchnässung die zulässige Beladung überschritten worden ist. Auch äußere Bedingungen wie sehr tiefe Temperaturen können zu Überlast führen. Ohne dass das Hydrauliköl friert, können tiefe Temperaturen zu so hoher Viskosität führen, dass eine Nennzuladung zur Überlast führt. Interne Bedingungen können verschmutzte Schubbohlen, die also mehr Reibwiderstand besitzen, oder verschmutzte Ölfilter, die zu begrenztem Öldurchsatz führen, oder interne Leckagen innerhalb eines Zylinders sein. O-Ring-Dichtungen, die nicht mehr dicht sind und deshalb nur einen geringen Druckanstieg ermöglichen, führen zu langsamen oder unvollständigen Schubboden-Bewegungen.

VI

Das Wegeventil schaltet nicht richtig.

Beim stationären Schubboden mit elektrischen Wegeventilen: Die Funktionsprüfung kann mithilfe der Schaltpläne und eines Strommessers durchgeführt werden und zeigt, dass der Schubboden elektrisch funktional ist, aber das Signal nicht an den Hydraulikkreislauf weitergegeben wird: Der Magnet des Wegeventils funktioniert nicht. Spule auswechseln. Durch den Schraubendreher-Test (mechanische Ansteuerung des Wegeventils) wird gezeigt, ob das Wegeventil funktioniert. Wenn nein, Wegeventil auf Verschmutzung oder Blockade überprüfen, interne Leckage des O-Rings überprüfen, Magnet auswechseln. Am Standard-LKW-Schubboden mit hydraulischen Wegeventilen: Mit der Notbedienung kann der Schubboden bewegt werden. Wegeventile auf Funktion überprüfen. Ein Umschalt- oder Wegeventil bleibt wegen Verschmutzung stehen, schaltet nicht richtig oder blockiert. Das kann z. B. eine O-Ring-Dichtung sein, die in den Hydraulikkreislauf hineingekommen ist und zu einer unvorhersehbaren Reaktion bzw. Verstopfung an den Ventilen führt.

VII

Der Schubboden erzeugt beim Fördern großen Lärm.

Der Schubboden besitzt an einer oder verschiedenen Stellen einen unnatürlich hohen Reibungswiderstand. Diese Betriebssituation kann mehrere Ursachen haben. Zum einen können sich Bauteile gelöst haben bzw. zum Teil gelöst haben. Wenn z. B. eine Kraftübertragungstraverse nicht mehr das richtige Anziehmoment besitzt, kann sie sich aufgrund des vergrößerten Freiheitsgrads leicht quer setzen und so zu einem erhöhten Reibungswiderstand der Bohlen beitragen.

VIII

Am Schubboden tritt Öl aus.

Ölverlust kann zum Druckabfall innerhalb des Hydrauliksystems führen und zur Überhitzung des verbleibenden Öls. Deshalb ist es notwendig, die präventiven Wartungsarbeiten des Hydrauliksystems nach Herstellerangaben zu befolgen. Das Hydraulikschaltventil muss z. B. bei Hallco Ind. mit einem vorgegebenen Anziehmoment installiert werden. Zudem gibt der Hersteller eine Prozedur zum Anziehen in Kreuzabfolge vor: Zunächst anziehen mit 81 Nm und dann absichern mit 203 Nm (Hallco, 2020).

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

24.3

143

Konstruktions- und Fertigungsfehler

Ein Standard-LKW-Schubboden besitzt bekannte Abmessungen und die durch die StraßenverkehrsZulassungsordnung begrenzten Lade- und Flächenlasten. Dadurch sind in der Standardauslegung weniger systematische Konstruktions- und Fertigungsfehler zu finden als in einem projektspezifischen, stationären Schubboden. Deshalb werden in diesem Unterkapitel besonders die Fehler einer stationären Sonderkonstruktion untersucht:

Krafteintrag exzentrisch Der Schubboden kann fälschlicherweise einen exzentrischen Krafteintrag besitzen. Das ist der Fall, wenn der Schubboden extrem schwer auf einer Seite und nahezu leer auf der anderen Seite befüllt wird. Durch diese ungleichmässige Beladung können die Momente, die sich aufgrund dieser Verteilung einstellen, im schlimmsten Fall die Bewegung der Kraftübertragungstraversen zum Erliegen bringen. Doch auch konstruktive oder fertigungstechnische Gründe können dieselbe Wirkung haben: Beispielsweise kann die Verschraubung einer Bohle mit zu wenig Drehmoment ausgeführt worden sein. So ergibt sich in der Schraubverbindung ein Spiel. Dann müsste durch die Kraftübertragungstraverse mehr Kraft aufgewendet bzw. ein längerer Weg durchschritten werden, um diese Bohle zu bewegen. Eine ähnliche Situation ergäbe sich, wenn eine Bohle beim Verschrauben vergessen worden wäre, weil dann auf der gegenüberliegenden Seite der Krafteintragungsachse des Zylinders mehr Kraft gebraucht würde. Vergleichbare Symptome stellen sich ein, wenn die Krafteintragungsachse des Zylinders nicht mittig in einer Bohlengruppe liegt. Bei z. B. vier Bohlen, die an einen Zylinder per Kraftübertragungstraverse angeschlossen sind, muss also die Krafteintragungsachse zwischen der 2. und 3. Bohle liegen. Bei fünf Bohlen muss die Krafteintragungsachse z. B. auf der Achse der 3. Bohle liegen.

Zylinderachse nicht parallel zur Bohlenachse Der Schubboden hat im Bereich der Zylinderaufhängung meist eine gewisse Höhentoleranz. Durch eine ungünstige Beladungssituation, z. B. vorne mit Überlast, hinten leer, kann der Zylinder leicht geneigt in Bezug auf die Bohlenachse fahren. Auch kann die Zylindergruppe in einer stationären Einbausituation am vorderen oder hinteren Ende des Schubbodens positioniert sein. Aufgrund eines Konstruktionsfehlers kann das freie Ende der Zylinderaufhängung zur Seite des weniger belasteten Teils des Schubbodens ausgerichtet sein. Deshalb besteht das Risiko, dass sich der Zylinder leicht anhebt und so nicht mehr eben auf den Gleitschienen aufliegt. Das führt zu Vibrationen und zu einer Lärmentwicklung. Auch ein immer wieder unterbrochenes Rutschverhalten („Stick & slip“) kann beobachtet werden. Natürlich kann eine solche Situation auch dadurch entstehen, dass bei der Fertigung die Parallelität zwischen Zylinder- und Schubbohlenachse missachtet worden ist.

144

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

Zu breit: Kraftfluss unterbewertet Der Schubboden wurde zu breit ausgelegt. Die Verbreiterung eines Standardschubbodens ohne Berücksichtigung des Kraftflusses kann zu Vibrationen, zu Lärmentwicklung und zu fehlendem Vorschub führen. Bei einem Standard-LKW-Schubboden leiten drei Zylinder in die Kraftübertragungstraversen ein. Für Bohlen, die nahe an dem Kraftübertragungspunkt der Hydraulikzylinder liegen, sind die Querkräfte und die daraus resultierenden Momente vernachlässigbar. Jedoch kann für die an der Wand liegenden Schubbohlen ein Kraftfluss dargestellt werden, der Momente beinhaltet. Wären die Gleitlager ideal ausgelegt, das heißt würden sie keine Querkräfte aufnehmen, könnte ein Schubboden beliebig breit ausgelegt werden. Da es jedoch zu Reibung an jedem Gleitlager kommt, erzeugen die Momente demnach Querkräfte, umso mehr ins Gewicht fallen, je breiter der Schubboden ist. Deshalb werden nach Stand der Technik oft Schubböden, die breiter als 2 m sind, mit 2 Gruppen à 3 Hydraulikzylindern ausgerüstet:

Zu lang: ungenügende Fertigungstoleranzen Der Schubboden wurde zu lang ausgelegt. Dadurch können die Führungs- und Gleitelemente zu ungenau positioniert sein. Eine Fertigungstoleranz, die z. B. für einen 6 m langen Schubboden gilt, kann für einen 12 m langen Schubboden nicht angepasst sein. Ebenfalls ist die Auswahl der Profile ein Kriterium. Je nach Herstellungsprozess kann ein Stahlprofil über seine Nutzlänge verformt sein. Je nach Höhentoleranz bzw. Breitentoleranz spricht man im Fertigungsdeutsch von „Bananen“, die dazu führen können, dass die Bohle nicht gleichmässig aufliegt (Höhe) bzw. nicht seitlich geführt werden kann (Breite), weil das jeweilige Toleranzfeld überschritten ist. Im schlimmsten Fall muss das Profil-Los hitzebehandelt werden, um die Bohlenabmaße in die jeweiligen Toleranzfelder zurückzuführen. Verbleibt aber eine „Banane“, kann sie sich durch Vibrationen, durch Lärmentwicklung oder auch durch ein immer wieder unterbrochenes Rutschverhalten („Stick & slip“) bemerkbar machen.

24.4

Baugruppen und Ersatzteile

Die Ersatzteile eines Schubbodens müssen den jeweiligen Baugruppen zugeordnet werden. Diese unterscheiden sich in LKW- und stationären Schubböden. In LKW-Schubböden müssen zunächst die Ersatzteile der zentralen Kraftübertragung beschrieben werden. Die zentrale Kraftübertragung enthält nach (Cargo Floor, 2019)      

das System der Wegeventile, das einen Druck aufbaut, der in den Hydraulikrohren den drei Zylindern zugeführt wird. Die durchgehenden Kolbenstangen leiten die Kraft in die Kraftübertragungstraversen ein, die über Gleitsteine die Führung der Vor- und Rückwärtsbewegung der Schubbohlen steuern.

Zylinder und Zylinderaufhängungen Die Kraftübertragung durch die Zylinder auf die Schubbohlen geschieht durch die Zylinderaufhängung. Sie muss auf Vorschubs-Parallelität durch Zwischenelemente, Festigkeit und Sitz der Befestigungsachsen überprüft werden. Die Kugelgelenke müssen geschmiert werden. Ein Versagen der Kugelgelenke kann zu hohen Querkräften führen. Die einzelnen Elemente können leicht demontiert und einzeln ersetzt werden.

Kraftübertragungstraversen Die Kraftübertragungstraversen können kraftschlüssig oder formschlüssig arbeiten. Bei Kraftschluss muss der Sitz und das Anziehmoment der Befestigungsschrauben überprüft werden. Bei Formschluss müssen die Formpassung und die Einpasstoleranzen überprüft werden.

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

145

Diese Anordnung ähnelt sich in stationären und mobilen Anwendungen, wobei auch Kombinationen zweier Zylindergruppen (siehe Abb. 24.1) einen Schubboden antreiben können:

Abb. 24.1

Doppelte Zylindergruppe und drei Kraftübertragungstraversen (Foto: Fa. Cargo Floor, 2019)

Der Kraftschluss kann z. B. durch M12-Schrauben, die mit einem Drehmoment von 100 Nm angezogen werden, sowie durch hochfesten Klebstoff abgesichert werden. (Cargo Floor, 2019)

Pumpe und Hydraulikaggregat Unter den verschiedenen Modellen, wie eine Pumpe ausgerüstet sein kann, um einen Schubboden zu fahren, gibt es die Einfachkammer-Pumpen und die Mehrfachkammer-Pumpen. Ein Beispiel eines typischerweise als Tauchpumpe ausgeführten Hydraulikaggregats veranschaulicht die folgende Abb. 24.2, in der man das Prinzip „Ein Zylinder, eine Schubbohle“ (Zylinderbohle) ebenfalls erkennen kann.

Abb. 24.2

Tauchpumpe mit Tank und Zylinderanbindung bei Zylinder-Bohlen (Foto: Belo Groep Multifloor, 2020)

Schlauch- und Rohrverbindungen Die Rohrverlegung an bekannten Standardschubböden ist sinnvoll und meist die beste technische und gleichzeitig preiswerteste Lösung. Schlauchverbindungen sind dann nötig, wenn die Maschinenstruktur nur komplizierte Verrohrungen erlauben würde. In den nachfolgenden Abbildungen sieht man eine Schlauchverbindung, die eine Vereinfachung zu möglichen Hydraulikrohren darstellt. Die Verrohrungsstrecke wäre ca. doppelt so lang wie die dargestellte Schlauchverbindung. Auch müssten drei zusätzliche Rohrwinkelstücke eingefügt werden, um z. B. die Verrohrung an der Maschinenwand entlang zu führen, während die Schlauchverbindung freischwebend (siehe Abb. 24.3) diese nicht braucht.

146

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

Abb. 24.3 a)

Funktion der Wandanbindung (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

b) und der Zylinderanbindung

Umschalt- und Wegeventile In LKW-Schubböden sind rein hydraulisch funktionierende Umschalt- und Wegeventile, die den gesamten Bewegungsablauf steuern, Teil der Antriebsgruppe. In stationären Anlagen werden die Wegeventil-Funktionen an dem jeweils besonderen Pflichtenheft der Prozesstechnik ausgerichtet und sind meist Teil des Hydraulikaggregats mit elektrischer Steuerung. Deshalb werden die typischen Hydraulikersatzteile (O-Ring-Dichtung, Ventilkolben, Feder, Druckknopf etc.) in stationären Anlagen ergänzt durch Elektroteile (Relais, Spule, LED etc.). Die Beobachtung und Kontrolle des Betriebsdrucks in einem Aufgabebunker, dessen Befüllart sich ändert, kann sehr wichtig werden. In dem hier genannten Beispiel kann an jedem Zylinder der Hydraulikdruck gemessen (siehe Abb. 24.4) und der Betriebslast, das heißt der Befüllungsart des Aufgabebunkers, zugeordnet werden.

Abb. 24.4

Ein Manometer pro Hydraulikzylinder (Foto: Winfrid Rauch, 2013)

24 Pannenhilfe, Reparatur, Ersatzteile

147

Bohlen- und Führungsabnutzung Bohlen können in mobilen Anwendungen auch umgedreht werden. So kann der benutzte Teil in den weniger reibungsintensiven Raum weggedreht werden. In der Tat ist der Raum, der dem Abladebereich zugewandt ist, der abnutzungsintensivste Teil des Schubbodens in einer solchen Anwendung. Hier können auch deutliche Abnutzungserscheinungen sichtbar werden. Das ist der Grund, warum sogenannte Bohlen-Schuhe hier zur Anwendung kommen: Ein Bohlen-Schuh schützt das freie Ende einer Bohle gegen Abrieb und Abnutzung. In manchen Anwendungen wird ein solcher Bohlen-Schuh als Verstärkung schon in der neuen Maschine eingesetzt. In einer stationären Anwendung findet die Abnutzung gleichmäßiger verteilt über die ganze Nutzlänge statt. Längsträger und Dichtungssysteme können sehr unterschiedlich sein und sich unterschiedlich schnell abnutzen. Je kleiner die Kontaktfläche, desto größer das Risiko der Abnutzung durch abrasive Stoffe. Dieses Phänomen kann man z. B. bei Dichtlippen beobachten. Je größer die Abstützfläche ist, desto weniger wird die Kontaktfläche beansprucht, weil sich die Lasten besser verteilen können. Ein Beispiel dazu ist der Längsträger, den Belo Groep in ihrem Multifloor verwendet (siehe Abb. 24.5).

Abb. 24.5

Durchgehende Auflagefläche im Längsträger (Foto: Fa. Belo Multifloor, 2020)

Anbindung des bewegten Schubbodens an den Nebenraum und Rückraum Die jeweilige Blecheinhausung muss auf Sitz und Dichtheit überprüft werden. Dabei sind Verformungen der Bleche durch eine etwaige Überladung nicht auszuschließen. Die Blechanbindungen müssen formschlüssig an den Schubboden anliegen. Um ein ungewolltes Lösen zu vermeiden, ist ein Drehmoment der Befestigungsschrauben nach Herstellerangaben und eine Sicherung durch einen Hochleistungsklebstoff sinnvoll.

148

25 Kostenfaktoren

25

Kostenfaktoren

25.1

CAPEX nach Funktionen

Das folgende Unterkapitel soll einen Überblick über die Struktur und die Größenverhältnisse der Investitionen (CAPEX) geben. Die Investitionskosten sind sehr verschieden zwischen einer mobilen Nutzung z. B. in einem LKW und einer stationären Nutzung von Schubböden. Dabei sind folgende Kostentypen je nach Funktion zu unterscheiden: Tab. 25.1

CAPEX-Kostenstruktur Mobile Anwendung, am Beispiel eines LKW-Schubbodens

Stationäre Anwendung, am Beispiel eines Aufgabe-Bunkers

LagerFunktion

Die Fracht wird für die Dauer eines zielbestimmten Transports im LKW zwischengelagert.

Das Produkt wird in den Aufgabebunker geladen, um dort je nach Prozessvorgaben eine oder mehrere Stunden bzw. einen oder mehrere Tage zu verbleiben.

1. Wände

Das Standardvolumen ist 90 m . Die Wände sind Teil des LKWs.

Das Bunkervolumen kann 5–200 m betragen. Je nach Bauplan sind die Bunkerwände als Blechkonstruktion ausgeführt oder in Beton gegossen

Abladen der Fracht am Bestimmungsort

Abladen im Schicht- oder Ganztagesbetrieb

2. Schubboden

Aluminiumschubboden nach StVO, meist: 12 m lang; 2,3 m breit

Stahlschubboden, angepasst an die baulichen Erfordernisse, oft: 1–6 m breit, 2–20 m lang

3. Hydraulikaggregat

Mobil und oft auch für andere Anwendungen am LKW vorgesehen

Stationär und meist nur für den Bunker entworfen

4. Schaltschrank

Die elektrischen Funktionen sind vereinfacht und beschränken sich auf das Abladen mit Maximalgeschwindigkeit.

Die elektrischen Funktionen beinhalten die Anpassung auf die nachfolgende Dosiereinrichtung und den Prozess sowie die Vorgaben nach der europäischen Maschinenrichtlinie (z. B. elektrische Absicherung der Wartungszugänge).

DosierFunktion

Die Schüttware kann undosiert aus dem LKW auf den Hof oder die Rampe abgeladen werden.

Das Produkt, das im Bunker für den Prozess bereit steht, muss vereinzelt und gleichmässig verteilt auf die nachfolgende Fördereinheit abgeladen werden.

Ohne

Dosierwalzen, Schichtbegrenzer oder Zerkleinerer nach Prozessvorgaben

6. Wartung Ohne und Zugang

Je nach Bauvorgaben: Wartungsplattform, Zugangsstufen, Bunkertüren etc.

7. Montage

Je nach Bauvorgaben: 1–5 Tage.

FörderFunktion

5. Dosiereinrichtung

3

Ohne

3

Die Investitionskosten sind demnach je nach Funktion verschieden. Es ist auch verständlich, dass die Kosten des mobilen Schubbodens sich denen des stationären angleichen, je stärker die Funktionen vergleichbar sind. Dabei sind folgende Kostengrößen möglich, die in der hiernach angegebenen Tab. 25.2 als theoretische Richtwerte oder Kostengrößen aufgeführt sind: © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0_25

25 Kostenfaktoren Tab. 25.2

149

CAPEX-Kostenbeispiel Mobile Anwendung, am Beispiel eines LKW-Schubbodens

Stationäre Anwendung, am Beispiel eines Aufgabe-Bunkers

Teil des LKWs

30.000 €

2. Schubboden

50.000 €

50.000 €

3. Hydraulikaggregat

Integriert

10.000 €

4. Schaltschrank

Ohne

10.000 €

5. Dosiereinrichtung

Ohne

15.000 €

6. Wartung und Zugang

Ohne

5.000 €

1. Wände

7. Montage

Ohne

Gesamtkosten (Größenordnung)

50.000 €

5.000 € 125.000 €

Oft wird deshalb bei einfachen stationären Aufgaben ein gebrauchter LKW-Schubboden-Trailer (siehe Abb. 25.1) eingesetzt, der deutlch kostengünstiger ist als ein neugebauter Stahlschubboden.

Abb. 25.1

Pufferlager durch einen LKW-Schubboden-Trailer bei Fa. ITS Wood (Foto: Fa. Gerdes AG, 2019)

150

25 Kostenfaktoren

25.2

OPEX-Kostenfaktoren

Ein Vergleich der tatsächlichen Nutzung von Schubböden gibt einen Aufschluss über die wirklichen Betriebskosten (OPEX). In der nachfolgenden Tabelle wird deshalb versucht, die Parameter der Schubboden-Nutzung darzustellen: Tab. 25.3

OPEX-Kostenfaktoren Mobiler Schubboden im LKW

Stationärer Schubboden als Aufgabebunker

Hub

400 mm

200 mm

Durchsatz

20.000 kg/30 min =

5.000 kg/Std.

40.000 kg/Std. Auslauf

Bodenblech: Das Material bleibt beim Zurückziehen der einzelnen Bohlengruppen zwischen den Bohlen auf dem Bodenblech liegen. Der Schubboden muss also das Material, das zwischen die Bohlen auf das Blech gefallen ist, über die Entladekante drücken.

Wird ein freier Auslauf gewählt, kann beim Hub nach vorne das Material frei zwischen den Schubbohlen herunterfallen.

Befüllung

Der LKW soll so schnell wie möglich leer gefahren werden.

Während des Schichtbetriebs wird der Bunker immer wieder aufgefüllt. Der Bunker soll nie leer laufen.

Abnutzungserscheinungen auf der Bohlenoberfläche

Die Bohlen sind nach einiger Zeit im Abladebereich sehr stark abgenutzt, deshalb werden sie durch „Schuhe“ im Bereich des Bodenblechs verstärkt. Im mittleren Bereich ist weniger Verschleiß. Im hinteren Bereich, der bei einer Entleerung nach ein, zwei Minuten frei ist (und der auch nicht mehr nachbefüllt wird wie in stationären Anwendungen) stellt sich kaum Verschleiß ein.

Der Schubboden gleichmäßig ab.

nutzt

fast

Der stationäre Einsatz eines Schubbodens kann 60 Mal so intensiv sein wie der mobile Einsatz (Belo Groep, 2019). Insofern bezahlt der Kunde beim mobilen Einsatz die potentielle Möglichkeit den Schubboden zu bewegen. Im stationären Fall bezahlt der Kunde eine ständige Maschinenfunktion, die im Dauerbetrieb auch 24 Stunden pro Tag im Einsatz sein kann.

25 Kostenfaktoren

25.3

151

Jahresanzahl der Hydraulikzyklen

In einem Hydrauliksystem sind die Zykluszeiten bzw. die Anzahl der Zyklen wichtig, um die Lebensdauer z. B. eines Hydraulikzylinders, eines Wegeventils oder eines Relais zu ermitteln. Dazu wird zunächst die anwendungsbezogene notwendige Zykluszahl pro Zeiteinheit ermittelt: Zykluszahl in mobiler Anwendung: Mit:

n Zyklus, mobil n Jahr n Zyklen, Entladung

n Zyklus, mobil = n Jahr · n Zyklen, Entladung

Gleichung 25.1

= Gesamtzahl der Zyklen, die ein mobiler Schubboden pro Jahr absolviert = Jährliche Anzahl der Lieferscheine mit Schubboden-Entleerung = Anzahl der Zyklen, um eine vollständige Entladung zu bewerkstelligen

Zykluszahl in stationärer Anwendung:

n Zyklus, stationär = n Durchsatz · n Betriebsstunden

Gleichung 25.2

n Zyklus, stationär = Gesamtzahl der Zyklen, die ein stationärer Schubboden pro Jahr absolviert n Durchsatz = Anzahl der Zyklen, die notwendig sind, um den Stundendurchsatz zu erzeugen n Betriebsstunden = Anzahl der Betriebsstunden pro Jahr

Mit:

Mit dieser Jahres-Zykluszahl kann die jeweilige Belastung für die einzelnen Bauelemente berechnet und angegeben werden: 

Mechanische Belastung und Abnutzung Lippendichtung an Schubbohlen Gleitkamm- bzw. Gleitschienenabnutzung unter den Schubbohlen Wechselbelastung an Schraubverbindungen der Kraftübertragungstraversen Andere mechanische Komponenten oder Verbindungen

– – – –



Hydraulische Belastung und Abnutzung Zylinderdichtung Wegeventildichtung Druckanstieg an Hydraulikverbindungsteilen Dichtheit des Sicherheitsventils Verschmutzung des Hydrauliköls Andere Hydraulikteile oder -verbindungen

– – – – – –



Elektrische Belastung und Abnutzung Magnetschaltfunktion des Wegeventils Relais-Schaltzahl Andere Elektroschaltteile oder -verbindungen

– – –

152

25 Kostenfaktoren

25.4

Life-Cycle-Kosten und Benutzungszeit

Um die Life-Cycle-Kosten zu berechnen, müssen die Standzeiten der Verschleißteile bekannt sein. Jedoch hängen die Standzeiten von der Abrasion ab, die durch den Durchsatz bewirkt wird bzw. durch die Abnutzung, die von der Zyklenzahl abhängt.

Verschleiß durch Durchsatz: Abrasion der Oberflächen Verschleiß entsteht durch die Abnutzung des Schubbodens. Der Produktstrom, der von dem Schubboden gefördert wird, erzeugt eine Abrasion der Oberfläche des Schubbodens. Deshalb ist es legitim, Abrasion als Funktion des Produktstroms zu beschreiben. Ein LKW entlädt eine Ladung von 20 Tonnen innerhalb von 15 Minuten. Dies tut er einmal pro Tag. Ein stationärer Schubboden hat einen stündlichen Durchsatz von 5 Tonnen. Nach 4 Stunden erreicht er also den Durchsatz, den der LKW in 15 Minuten absolviert hat. Jedoch arbeitet der stationäre Schubboden im Prozess 24 Stunden pro Tag. Er muss also 6 Mal so viel Durchsatz pro Tag machen wie der LKW-Schubboden. Für den Jahres-Durchsatz muss man beim LKW mit den Wochentagen rechnen (250 Tage/Jahr), jedoch beim stationären Aufgabebunker wird in Standardrechnungen die Laufzeit mit 8.000 Std./Jahr angesetzt. Deshalb akzentuiert sich der Jahresdurchsatz zwischen den beiden Anwendungen zum Verhältnis 1:8. Wenn der stationäre Schubboden 10.000 kg/Std. (statt 5.000) fördert, hat er in einem Jahr so viel geleistet wie ein LKW-Schubboden nach 16 Jahren. Tab. 25.4

Rechenbeispiel für Durchsatz LKW-Entladung

Stationärer Aufgabebunker

Tagesnutzungszeit

15 min

24 Std./Tag (durchgehender Prozess)

Tages-Durchsatz

20.000 kg/Tag

5.000 kg/Std. = 120.000 kg/Tag (6 Mal soviel)

Funktionsdauer bei gleichem Durchsatz

20.000 kg/30 min

20.000 kg/240 min

Verschleiß durch Jahresdurchsatz (mit 5 t/h in stationärer Anwendung)

20 t/Tag x 250 Tage/Jahr = 5.000 t/Jahr

5 t/h x 8.000 h/Jahr = 40.000 t/Jahr (8 Mal soviel)

Verschleiß durch Jahresdurchsatz (mit 10 t/h in stationärer Anwendung)

20 t/Tag x 250 Tage/Jahr = 5.000 t/Jahr

10 t/h x 8.000 h/Jahr = 80.000 t/Jahr (16 Mal soviel)

Diese Tab. 25.4 zeigt auch die Grenzen eines solchen Vergleichs auf: Wenn ein LKW-Schubboden nach 80.000 Betriebsstunden auf der Straße, also nach 16 Jahren, kaputt gehen würde, wäre der Einkauf längst amortisiert. Wenn dasselbe nach einem Jahr im stationären Betrieb, also 80.000 Betriebsstunden des stationären Schubbodens, passieren würde, wäre der Betreiber sehr verärgert.

25 Kostenfaktoren

153

Verschleiß durch Zykluszahl: Abnutzung durch Wechselbelastung Verschleiß ergibt sich an den Hydraulikzylindern durch die Anzahl der Zyklen, die die Maschine im Normalbetrieb durchläuft. Durch die Wechselwirkung der Hydraulikkräfte an einem doppelt wirkenden Zylinder werden die Zylinderdichtungen abgenutzt und es können Leckagen entstehen. Diese internen Leckagen treten als Druckverlust zutage. In einem LKW wird die Ladung von 20 Tonnen auf eine Länge von 12 m durch einen Schubboden transportiert. Die Hublänge der Zylinder beträgt z. B. 200 mm. Der Schubboden muss also theoretisch nur 60 Mal den Produkthaufen nach vorne schieben, um den LKW vollständig zu entladen. In Wirklichkeit fällt der Produkthaufen auseinander und eine längere Fläche muss entleert werden. Auch beim Zurückgleiten der Schubbohlen wird der Produkthaufen wieder ein Stück nach hinten verschoben. Diese Effizienzverluste sollen hier nicht berücksichtigt werden. Wenn der LKW in 15 Minuten also 90 Zyklen durchlaufen hat, würde er in einer Stunde 360 Zyklen machen. Pro Tag soll der LKW nur einmal entladen werden. Pro Jahr sind das 90 Zyklen  250 Tage = 22.500 Zyklen/Jahr. Der stationäre Schubboden soll weniger Durchsatz machen nämlich zwischen 5 bis 10 Tonnen pro Stunde. Es wird aber ebenfalls ein Zylinderhub von 200 mm eingesetzt, weil er ein industrieller Standard ist. Durch Erfahrung weiß der Betreiber, dass die Zylinder ca. 3 Zyklen pro Minute durchlaufen müssen, um den Durchsatz zu erreichen. Deshalb durchläuft der stationäre Schubboden 180 Zyklen pro Stunde. Pro Tag sind das 4.320 Zyklen. Der stationäre Schubboden hat also in ca. 5 Tagen Betriebszeit soviele Zyklen realisiert wie der LKWSchubboden in einem Jahr. Tab. 25.5

Rechenbeispiel für Anzahl der Zyklen LKW-Entladung

Stationärer Aufgabebunker

Zylinder-Hub

200 mm

200 mm

Zyklenzahl

90 Zyklen in 15 min

180 Zyklen in 60 min

Hub pro Minute

800 mm

600 mm

Jahres-Zyklenzahl

90 Zyklen/Tag  250 Tage = 22.500 Zyklen/Jahr

 5 Tage =

180 Zyklen/Stunde 21.600 Zyklen/5Tagen 180 Zyklen/Stunde

 8.000 Std./Jahr= 22.500 Zyklen/Jahr

1.440.000 Zyklen/Jahr (64 Mal so viel)

155

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160

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Verzeichnis der verwendeten Tabellen

161

Verzeichnis der verwendeten Tabellen Tabellennummer

Tabellenbezeichnung

2.1 2.2 3.1 3.2 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 8.1 9.1 12.1 14.1 15.1 15.2 15.3 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8 19.1 19.2 20.1 20.2 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 24.1 24.2

Korngröße und Dichte von beispielhaften Materialien 6 Korngröße und relative Feuchte von beispielhaften Materialien 7 Eigenschaften des Schubbodens für das Pflichtenheft der LKW-Entladung 10–11 Maximalwerte für LKW-Schubböden 12 Eigenschaften von Band-, Kratz- und Kettengurtförderer zur LKW-Entladung 13–14 Eigenschaften von Horizontalverdichtern zur LKW-Entladung 15 Eigenschaften von Vertikalzylindern zur LKW-Entladung 16 Eigenschaften von Containern zur LKW-Entladung 17 Eigenschaften von Palettenfördern zur LKW-Entladung 18 Schema der örtlichen Zuordnung der Baugruppen eines Schubbodens 20 Anwendungsempfehlungen für Bohlentypen 21 Wahl des Quertägerabstands nach Belastungsart und Produkttyp 27 Wahl des Längsträgertyps für die Schubboden-Struktur 28 Größeres Pufferlager durch Nutzhöhenerweiterung 32 Berechnungsbeispiel: Vergleich des Aufpralls auf Bohle und gegen eine Betonwand 35 Vergleich von mehreren Lastfällen auf einer Aluminium- und einer Stahlbohle 38 Vergleich verschiedener Hydraulikzylinder von LKW-Schubböden 51 Vergleichende Berechnung von zwei Zylindertypen 52 Keil als Förderhilfe mit einem Auslegungsbeispiel 74 Vor- und Nachteile des Schubbodens als stationärer Schüttgut-Pufferlager 89 Eignung der Schubböden als Schüttgut-Pufferlager 90 Maximalwerte für stationäre Schubböden 91 Vergleich verschiedener Bunkersysteme 92 Direktbeladung 110 Schubstangenförderer 112 Klauenförderer 113 Bandförderer 114 Kratz- und Kettengurtförderer 115 Plattenbandförderer 116 Vibrierrinne 117 Schubschildförderer oder „Abschieber“ 118 Vergleich der Betriebsparameter zwischen Schüttgut- und Stückgut-Förderung 120 Pflichtenheft der Konstruktionseigenschaften für die Stückgut-Förderung 121 Betriebsparameter des Schubbodens bei der Stückgut-Förderung 122 Konstruktionseigenschaften des Schubbodens für die Stückgut-Förderung 123 Betriebsparameter des Ketten-Tischförderers bei der Stückgut-Förderung 126 Konstruktionseigenschaften des Ketten-Tischförderers für die Stückgut-Förderung 127 Betriebsparameter des Rollen-Tischförderers bei der Stückgut-Förderung 128 Konstruktionseigenschaften des Rollen-Tischförderers für die Stückgut-Förderung 128 Betriebsparameter des Kugel-Tischförderers bei der Stückgut-Förderung 129 Konstruktionseigenschaften des Kugel-Tischförderers für die Stückgut-Förderung 129 Vergleich der wichtigen Eigenschaften eines Aluminium- und Stahlschubbodens 139 Fehleranalyse für die Pannenhilfe eines verlangsamten Schubbodens 140 (wirkliches Fallbeispiel) CAPEX-Kostenstruktur 148 CAPEX-Kostenbeispiel 149 OPEX-Kostenfaktoren 150 Rechenbeispiel für Durchsatz 152 Rechenbeispiel für Anzahl der Zyklen 153

25.1 25.2 25.3 25.4 25.5

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Seite

162

Verzeichnis der Abbildungen (chronologisch)

Verzeichnis der Abbildungen (chronologisch) Abbildungsnummer 1.1 1.2a) 1.2b) 1.3a) 1.3b) 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7a), b) 5.8a) 5.8b) 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13a), b) 5.14 5.15 5.16 5.17 5.18 5.19 5.20 5.21a) 5.21b) 5.21c) 5.22 5.23 5.24 5.25a) 5.25b)

Abbildungsbezeichnung

Seite

Schubboden-Trailer-Bohlen Umschlag Drei Kugelschreiber und eine Visitenkarte als Veranschaulichung 3 eines Materialsbergs auf drei Schubbohlen Schubboden-Trailer bei DeBaat BV 4 Abladung von Torf 4 Mirabellentrockner: Auslass 4 Drei-Etagen-Schubboden-Trockner 4 Schubboden-Trailer in der Landwirtschaft 5 Lawineneffekt und Sägemehlstaub nach Schubboden-Transport 6 LKW-Abladesystem mit Integration in nachfolgenden Prozessen 8 Pufferlager mit Entnahme durch Fördereinheit 8 Historische LKW-Abladung 9 25 m langer Lastzug 12 Vertikalzylinder-Entladung 16 Schwerkraft-Entladung mit Hakenlift-Container 16 Hakenlift-Container, hier: mit Schubboden 17 See-Container, hier: mit Schubboden 17 Paletten-Förderer 18 Aluminiumbohlen im LKW 22 Stationärer Sathlschubboden 22 Holz-Bohlen im Kleinlaster 22 Kunststoff-Bohlen 22 W-Floor mit durchgehendem Gleitkamm und Bodenwanne 23 Befahrbare Bohlen 23 Winkelprofil-Schubbohlen mit Gleitsteinen und Kraftübertragungstraversen 23 Wasserdichter Schubboden mit Zylinder im Dreiecksbereich dahinter 24 Spezielle Lippendichtung 24 Labyrinthdichtung mit gekantetem Blech 24 Labyrinthdichtung mit flachem Blech 24 Antriebsgruppe mit A, B, C, D, E, F 25 Zylindergruppe in stationärem Schubboden 25 LKW-Schubboden: mit der mittigen Kraftübertragungstraverse 26 Kraftübertragungstraverse mit Formschluss und kraftschlüssigen 27 Schrauben an einem stationären Schubboden Längsträger auf Querträger geschweißt in einer reinen Aluminium27 konstruktion Querträger und Gleitschienen in einem Stahlrahmen 27 Schnapp-Verbindungen 28 Unbewegter Unterraum zwischen bewegten Bohlen 28 Gleitelemente, „Rückgrat“ und Zusatzstützen in einem stationären 29 Schubboden Gleitkämme auf Längsträger 30 Schubbohlen mit Nebenraum mit unbewegtem Bereich 31 … ohne Nebenraum mit erhöhtem Seitendruck 31 … mit dreiecksförmigem Blech als Kompromiss 31 Dreiecksnebenraum im LKW 31 Dreiecksnebenraum in stationärer Anlage 31 Unbewegte, sogenannte „tote“ Bohlen an Bunkerwand 31 Beispielhafte statische Auflagekräfte 32 Tangentiale Kräfte beim Vorschub 32

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Verzeichnis der Abbildungen (chronologisch) Abbildungsnummer

Abbildungsbezeichnung

5.26 5.27 5.28

Beladung durch Radlader Mehrschichtverbundplatten eines Strohsilos Dichtleiste zum unbewegten Dreiecksrückraum hin, der durch eine Blechabdeckung vom Bunkervolumen ausgeschlossen ist Beladung nur des hinteren Teils eines Schubboden-Pufferlagers Abbrechen des Produkthaufens bei der Vorschubbewegung Vorwärtswandern des Produkthaufens auf dem Schubboden „Bohlenschuh“ Fräsen oder „Häcksler“ Stahlschubboden mit Dosiertrommel und Sackaufreißeinrichtung Vereinfachter Belastungsfall für eine punktuelle Last zwischen zwei Lagern Schutz gegen Abwurf schwerer Einzelprodukte durch Dreiecksbohlen in einem stationären Schubboden V-Profile im LKW für extrem schwere Materialien Stahlquerträger mit 1 m Abstand in einem Aufgabebunker und Zusatzstützen Gleichmäßige Lastverteilung mit gleichmäßiger Durchbiegung Ungleichmäßige Lastverteilung im vereinfachten Beispiel der frei aufliegenden Stäbe Ungleichmäßige Lastverteilung in einem Bunker Durchbiegung eines beidseitig eingespannten Balkens Aluminiumhohlprofile als Standardlösung für LKW-Schubboden mit einer leicht abwaschbaren, glatten Oberfläche Traversen und Zylinder in einem LKW-Schubboden Traversen und Zylinder zur Bildung einer kompakten Antriebsgruppe Bohlen-Einzelansteuerung durch Hydraulikzylinder hinter Schubboden Schema „Zylinder-Bohle“ mit Zylinder unter Schubboden Direkte Krafteintragung von einem Zylinder in eine Kraftübertragungstraverse Schema „Direkter Krafteintrag in eine Kraftübertragungstraverse“ Zylinder mittig unter Bohlen gesteuert mit Näherungsschaltern Schematische Darstellung „Eine Zylindergruppe mit indirekter BohlenKraftübertragung“ Doppelte Zylindergruppe mittig unter Bohlen Schematische Darstellung „Zwei Zylindergruppen mit indirekter BohlenKraftübertragung“ Zylinder unter Blechabdeckung am Ende eines Boxen-Schubbodens Schema „Zylinder über Bohlen“ Schubboden und nachfolgendes Förderband Schubboden und nachfolgendes Förderband Kombiniertes Wegeventil zum Umleiten des Hydrauliköls Druckschalter zum Umleiten des Hydrauliköls Drei Schubbohlen-Gruppen mit drei Näherungsschalter pro Bohle Fernbedienung für LKW-Schubboden mit Belade- und Entladeknopf Kompost-Feinfraktion auf einem Stahlschubboden Maiskolben auf Schubboden mit schmalen Bohlen Verbleibende Holzspäne auf Schubboden mit Standard-Bohlen Mitlaufende Stirnwand mit Schleppplane und Spezialschienenputzer Mobile Trennwand Aufspannen einer Schutzplane Lichter Durchgangsbereich zwischen zwei Schubbohlen zur Drainage Schlitzbrückenlochung Rundloch Seitliche Öffnung Typ „Käsereibe“

5.29a) 5.29b) 5.29c) 5.30a) 5.30b) 5.31 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 7.1 7.2 7.3 7.4a) 7.4b) 7.5a) 7.5b) 7.6a) 7.6b) 7.7a) 7.7b) 7.8a) 7.8b) 7.9 7.10 9.1 9.2 9.3 9.4 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6a), b) 11.1 11.2a) 11.2b) 11.2c)

163 Seite 32 32 33 33 33 33 34 34 34 36 37 37 39 39 39 40 40 41 42 42 43 43 43 43 44 44 44 44 45 45 45 45 54 54 55 55 56 57 57 58 59 59 60 60 60 60

164

Verzeichnis der Abbildungen (chronologisch)

Abbildungsnummer

Abbildungsbezeichnung

11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9a), b) 11.10a), b), c)

Prozess-Symbol: Drainage Sieb für Feinstoffe Fehlende Dichtung Drainagesystem im LKW Prozess-Symbol: Trockner Schubboden-Trockner mit Heißwasser-Schläuchen Schubboden-Trockner mit Kaffeesatz auf Schlitzbrückenlochungsbohlen Fünf-Etagen-Schubboden-Trockner: Gesamtansicht, im Quer- und Längsschnitt Vereinfachtes Schema der Reibungssituation des gesamten Schubbodens bei der Vorwärtsbewegung Verpackungsabfälle in einem Schubboden-Bunker Pferdemistreste auf einem Schubboden-Trockner Vereinfachtes Schema der Reibungssituation einer Schubbohle bei der Rückwärtsbewegung Vereinfachtes Schema der Scherkräfte an der Bunkerwand Schmaler, hoher Schubboden-Bunker Breiter, niedriger Schubboden-Bunker Vereinfachtes Schema der Scherkräfte bei Relativbewegung innerhalb des Produkthaufens Feuchter Klärschlamm Getrockneter Papierschlamm Vereinfachtes Schema der Reibungssituation des gesamten Schubbodens bei positiver Maschinenneigung (Steigung) LKW-Abladebunker mit Bunkerneigung zur Vermeidung von Betonarbeiten Produktentnahme aus Wasser Meeressäuberung Schubkeile zur Unterstützung der Förderbewegung auf einem Schubboden Notwendige Gleitkraft bei Maschinenneigung Container-Lösung mit Abstreifer Vertikaler und horizontaler Schubboden Schubboden-Befüllung mit natürlich getrocknetem Laub und Flussabfällen Zwei parallele Sektoren desselben Schubbodens Beispiel eines überbreiten Schubbodens beim Einbau Nach Einbau ca. 5 m breit (mit zwei parallelen Modulen) Zwei Schubböden mit Bindeglied: erster Schubboden, unbewegtes Bindeglied, zweiter Schubboden „Kopf-an-Kopf“-Aufstellung mit mittiger Übergabe an die nachfolgende Fördereinheit (Anlagenfoto) Schema Serielle Module beim Einbau Parallele Module Übergangsbereich zwischen zwei seriellen Schubböden ohne Flanschlösung Bunker mit zwei Förderrichtungen Aufstellplan eines „Kaskaden“-Trockners mit Teilansicht Vertikaler und horizontaler Schubboden Hydraulikzylinder im Container mit doppeltem Schubboden Zwei horizontale Schubböden („Sandwich“) Konfigurationum gepresste Ballen zu öffnen Gesamtansicht eines Bunkers mit „Käsereibe“ Teilansicht einer „Käsereibe“ mit langen Abfräs-Elementen Zwei „Käsereiben“ in „Kopf-an-Kopf“-Anordnung Schubboden-Bunker beim LKW-Abladen Schubboden-Bunker mit Holzwänden Bandförderer-Bunker mit Blechwänden

12.1 12.2a) 12.2b) 12.3 12.4 12.5a) 12.5b) 12.6 12.7a) 12.7b) 12.8 12.9 12.10a) 12.10b) 12.11 12.12 12.13a) 12.13b) 12.14 13.1 13.2a) 13.2b) 13.3 13.4a) 13.4b) 13.5a) 13.5b) 13.6 13.7 13.8a), b) 13.9a) 13.9b) 13.10a) 13.10b) 13.11a) 13.11b) 13.12 14.1 14.2 14.3

Seite 61 61 61 61 62 62 63 63 66 67 67 68 70 70 70 71 71 71 72 73 73 73 74 75 76 76 76 77 78 78 78 79 79 79 80 80 81 81 82 82 82 82 83 83 83 85 86 86

Verzeichnis der Abbildungen (chronologisch) Abbildungsnummer

Abbildungsbezeichnung

14.4a), b) 14.5 14.6

Hochlager für Altpapier-Abtransport / Abwurfbereich Werksabnahme für Schubboden-Bunker mit Pufferlagerhöhe von 3 m Zwei verschiedene Bohlenhübe durch unterschiedlich positionierte Näherungsschalter Abrasives Material macht Arbeitsflächen spiegelglatt Dichtband Seitliches Dichtband eingebaut Schubboden-Entladung für Feinstoffe unter Verwendung der verfahrbaren Rückwand „Produktzungen“-Effekt: Pferdemist reicht über das Ende der Schubbohlen hinaus Wickler um Dosierwalze Oxidation auf einem Schubboden Schutzfolie Schubbohlen ohne freie Abwurfkante mit durchgehender Bodenfläche Schubboden mit freier Abwurfkante Abwurfkante an der Seite des nachfolgenden Förderbands im rechten Winkel Abwurfkante in der Maschinenachse des nachfolgenden Förderbands „Orgelpfeifen“ im Übergangsbereich zum nachfolgenden Förderband „7-Uhr“-Konfiguration mit Schubbohlen und Drehung gegen Uhrzeigersinn Konfiguration mit Schubbohlen in Position „6 Uhr“ Konfiguration mit Schubbohlen in Position „5 Uhr“, um das freie Herausfallen zu begünstigen Konfiguration mit Gegenzähnen auf dem Schubboden, um z. B. das Aufreißen von Säcken zu begünstigen Konfiguration mit Schubbohlen in Position „3 Uhr“ Konfiguration mit Schubbohlen in Position „1 Uhr“ Prozess-Symbol: Mischer Prozess-Symbol: Zerkleinerer „Guillotine“ hinter Dosierwalze „Guillotine“ mit Zylinderregelung Fester Durchsatzbegrenzer / Freier Auslauf / Einbauhöhe Dosierwalze mit freiem Abwurf auf Förderband Dosierwalze mit Förderschnecke Bunkertor als beweglicher Schüttbegrenzer Sackaufreißer, mit Rotor und Stator Rotor, Stator mit Gegenmesser Schubboden und Zuschieber vor Zerkleinerer (unter dem zu zerkleinernden Produkt) Dosiereinheit durch Vertikalschneckenförderer Gesamtansicht: Vertikal-Mischer mit Schubboden Teilansicht: Übergangsbereich Stroh-Schubboden Kratzförderer Direktbeladung mit Radlader Vertikalmischer bei Direktbeladung Gesamtansicht eines Schubstangen-Bunkers Innenansicht eines Schubstangen-Bunkers Gesamtansicht eines „Vario“-Bunkers Teilansicht eines Klauenförderers „Vario“ Alternative zum Schubboden: Stauraum mit einem Bandförderer Teilansicht eines Förderbands Alternative zum Schubboden: Zuführung mit Kettengurtförderer Kratzförderer Alternative zum Schubboden: Zuführung mit einem Plattenbandförderer

16.1 16.2a) 16.2b) 16.3 16.4 16.5 16.6a) 16.6b) 17.1 17.2 17.3a), b) 17.4a), b) 17.5a), b) 17.6a) 17.6b) 17.6c) 17.6d) 17.6e) 17.6f) 17.7a) 17.7b) 17.8a) 17.8b) 17.9a), b), c) 17.10 17.11 17.12 17.13 17.14 17.15 17.16 17.17a) 17.17b) 17.18a) 17.18b) 18.1 18.2 18.3a) 18.3b) 18.4a) 18.4b) 18.5 18.6 18.7 18.8 18.9

165 Seite 87 88 88 93 93 93 94 95 95 95 95 97 98 98 99 99 100 100 101 101 102 102 103 103 103 103 104 105 105 106 107 107 108 108 109 109 109 109 110 110 111 111 113 113 114 114 115 115 116

166

Verzeichnis der Abbildungen (chronologisch)

Abbildungsnummer

Abbildungsbezeichnung

18.10 18.11 18.12 18.13a) 18.13b) 19.1 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6a) 20.6b) 21.1 22.1a) 22.1b) 22.2a) 22.2b) 22.3

Detail eines Plattenbandförderers Alternative zum Schubboden: Vibrierrinne mit Unwuchtmotoren Einbausituation einer Vibrierrinne Zwei Vertikal-Dosierschnecken Bunkerstauraum mit Schubschild Definition der wichtigsten Parameter des stetigen Stückguttransports Schubboden-Palettentransport Kettenförderer bei LKW-Entladung Ballentransport in einem Ballenaufreißer mit Schubboden-Aufgabebunker Papierrollen auf LKW-Schubboden Tischgröße: Mikro-Trockner mit Schubboden Zungen-Schubboden aus Kantblechen Anbindung der Hydraulikzylinder Palettentransport mit Ketten-Tischförderer Schweißroboter für Rahmenkonstruktion Längsträger Stahlbohlen-Produktion Kontrolle auf Maßhaltigkeit Stationärer Bunker mit Baustahlprofilen und Abdeckblechen als Labyrinth-Dichtung Gleitschiene und Gleitstein Modulare Schubbohlen Modularer Bunkeraufbau mit Rückwand, Seitenwänden und Dosiereinheit Zusammenbau eines Stahlschubbodens „Bohlenschuh“ Seitliche Schubbohlenabdichtung als verschraubbares Band Einfacher Bohlenausbau durch Standardflansche Doppelte Zylindergruppe und drei Kraftübertragungstraversen Tauchpumpe mit Tank und Zylinderanbindung bei Zylinder-Bohlen Funktion der Wandanbindung und der Zylinderanbindung Ein Manometer pro Hydraulikzylinder Durchgehende Auflagefläche im Längsträger Pufferlager durch einen LKW-Schubboden-Trailer bei Fa. ITS Wood

22.4a) 22.4b) 22.5 22.6 23.1a) 23.1b) 23.2 24.1 24.2 24.3a), b) 24.4 24.5 25.1

Seite 116 117 117 118 118 119 124 124 124 124 125 125 125 127 131 131 132 132 132 133 133 134 135 136 136 138 145 145 146 146 147 149

Verzeichnis der Bildquellen (alphabetisch)

167

Verzeichnis der Bildquellen (alphabetisch) AViTEQ Vibrationstechnik GmbH, Im Gotthelf 16, DE-65795 Hattersheim am Main Nr.

Abbildung

18.11

Vibriertisch mit Unwuchtmotoren

Seite 117

Belo Groep, Van Rietlaan 3, NL-3461 HW Linschoten 13.5a 13.5b 22.6 23.2 24.2 24.5

Serielle Module Parallele Module Zusammenbau Einfacher Bohlenausbau Tauchpumpe und Zylinderanbindung Durchgehende Auflagefläche im Längsträger

79 80 135 138 145 147

BioG, Wellbolden 18, AT-4972 Utzenaich 5.26 17.16

Beladung durch Radlader Dosiereinheit durch Vertikalschneckenförderer

32 108

BMH Technology Oy, Sinkokatu 11, FI-26100 Rauma 17.15

Zerkleinerer mit Schubboden-Zuführung

108

Bollegraaf Recycling Machinery, Tweede Industrieweg 1, NL-9902 Appingedam 14.3 18.9 18.12

Bandförderer-Bunker unter Sorteirkabine mit Blechwänden Zuführung mit einem Plattenbandförderer Einbau eines Vibriertischs

86 116 117

BvL Maschinenfabrik, Grenzstr. 16, DE-48488 Emsbüren 18.13a 18.13b

Zwei Vertikal-Dosierschnecken Edelstahl-Bunkerstauraum

118 118

Cargo Floor B.V., Byte 14, NL-7741 MK Coevorden 1.2 4.4 5.6 5.11 5.13 5.18 5.23 7.3 7.10 9.1 10.3 10.5 11.6 12.9 13.6 13.11 16.2a 16.2b 17.12 20.1 24.1

Schubboden-Trailer bei Baat BV / Abladung von Torf See-Container LKW befahrbare Schubbohlen Zentrale Kraftübertragung mit Bauteilen LKW-Schubboden mit mittiger Kraftübertragungstraverse Unbewegter Unterraum zwischen bewegten Bohlen Dreiecksnebenraum in stationärer Anlage Traversen und Zylinderanbindung Schubboden und nachfolgendes Förderband Druckschalter zum Umleiten des Hydrauliköls Verbleibende Holzspäne auf Standard-Schubboden Mobile Trennwand Drainagesystem im LKW LKW-Abladebunker mit Bunkerneigung Übergangsbereich zwischen zwei seriellen Schubböden Käsereibe: Gesamtansicht / Teilansicht Dichtband Seitliches Dichtband eingebaut Bunkertor als beweglicher Schüttbegrenzer Schubboden-Palettentransport Doppelte Zylindergruppe und drei Kraftübertragungstraversen

4 17 23 25 26 28 31 42 45 54 57 59 61 73 80 83 93 93 106 124 145

Fliegl Trailer, Oberpöllnitzer Str. 8, DE-07819 Triptis 16.3

Schubboden-Entladung

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0

94

168

Verzeichnis der Bildquellen (alphabetisch)

Gerdes AG, Bergerwiesenstr. 9, DE-53340 Meckenheim 1.3b 5.10 5.12 5.14 5.16 5.28 6.4 7.7a 9.2 9.3 11.9 12.2a 12.2b 16.4 17.8 17.10 17.13 20.5 24.3 25.1

Drei-Etagen-Schubboden-Trockner Labyrinthdichtung mit flachen Blechen Zylinderaufhängung im stationären Schubboden-Bunker Kraftübertragungstraverse mit Formschluss Querträger mit Gleitschienen Dichtleiste zum unbewegten Dreiecksrückraum Stahlquerträger Doppelte Zylindergruppe Druckschalter zum Umleiten des Hydrauliköls Drei Schubbohlen-Gruppen Schubboden-Trockner mit Schlitzbrückenlochung Verpackungsabfälle in einem Schubboden-Bunker Pferdemist auf einem Schubboden-Trockner Produktzunge beim Pferdemist auf Schubboden „Guillotine“ hinter Dosierwalze Dosierwalze mit freiem Abwurf auf Förderband Sack- bzw. Ballenaufreißer, bestehend aus einem Rotor und Stator Tischgröße: Mikro-Trockner Funktion der fixen Wandanbindung und Zylinderanbindung Pufferlager durch einen LKW-Schubboden-Trailer

4 24 25 26 27 33 39 44 54 55 63 67 67 95 103 105 107 125 146 149

Hallco Industries Inc., 6605 Ammunition Way, Tillamook, OR 97141, USA 5.4 5.5 5.22

Plastik-Bohlen W-Floor Dreiecksbleche als unbewegter Nebenraum

22 23 31

Hidrasol, P.I. Fondo Litera C/3, Parc 51-52, ES-22520 Fraga 14.1

Schubboden-Bunker beim LKW-Abladen

85

J. Horstmann GmbH & Co KG, Talstr. 40, DE-48477 Hörstel 20.2 21.1

Palettentransport mit Kettenförderer Kettenförderer bei LKW-Entladung

124 127

Keith Manufacturing Co., 401 NW Adler St, Madras, OR 97741, USA 2.1 3.1 4.3 4.5 6.3 10.2

Schubboden-Trailer in der Landwirtschaft Historische LKW-Abladung Hakenlift-Contaier Paletten-Förderer V-Profile für schwere Materialien Maiskolben auf Schubboden mit schmalen Bohlen

5 9 17 18 37 57

Knapen Trailers BV, Theo van Doesburgstraat 8, NL-5753 DL Deurne 2.2 3.2 5.1 5.8a 5.8b 5.15 5.20 5.30a 5.30b 7.1 9.4 10.6

Schubbohlen eines LKW-Schubbodens Sägemehlstaub nach Schubboden-Transport 25 m langer Lastzug Aluminiumschubbohlen im LKW-Schubboden Wasserdichtheit eines LKW-Schubbodens mit Dreiecksrückwand Spezielle Lippendichtung Schweißung der Längs- und Querträger Gleitkämme mit Aluminiumnetzstruktur Bohlen-„Schuh“ „Fräsen“ oder „Häcksler“ am Schubbodenausgang Aluminiumhohlprofile als Standardlösung Fernbedienung eines LKW-Schubbodens Aufspannen einer Reinigungsfolie

Umschlag 6 12 22 24 24 27 30 34 34 41 55 59

Verzeichnis der Bildquellen (alphabetisch) 16.6a 16.6b 20.4 22.1a 22.1b 23.1a 23.1b

Oxidation auf einem Schubboden Schutzfolie Papierrollen auf LKW-Schubboden Schweißroboter Rahmenkonstruktion Bohlen-„Schuh“ Seitliche Schubbohlenabdichtung

169 95 95 124 131 131 136 136

Konrad Pumpe GmbH, Schörmelweg 32, DE-48324 Sendenhorst 7.4 13.4a 13.4b 17.1 17.11 17.17a 17.17b 18.2 18.3a 18.3b 22.2a 22.2b 22.5

Bohlen-Einzelansteuerung Zwei Schubboden-Bunker „Kopf-an-Kopf“-Aufstellung Bohlen ohne freie Abwurfkante mit durchgehender Bodenfläche Dosierwalze mit Förderschnecke Gesamtansicht: Vertikal-Mischer Teilansicht: Übergangsbereich Vertikalmischer bei Direktbeladung Gesamtansicht eines Schubstangen-Bunkers Innenansicht eines Schubstangen-Bunkers Stahlbohlen-Produktion Kontrolle der Maßhaltigkeit Modularer Bunkeraufbau

43 79 79 97 105 109 109 110 111 111 132 132 134

MaB SARL, 11 rue Lirenne, FR-25480 Ecole-Valentin 1.3 5.2 5.19 5.24 5.31 6.7 7.5a 7.6 7.8 7.9 10.1 11.1 11.5 11.8 12.7a 12.7b 12.10a 12.10b 12.11 12.13a 12.13b 12.14 13.2 13.8 14.2 14.6 17.9 20.3 20.6a 20.6b 22.3

Mirabellentrockner: Auslass, 3-Etagen-Trockner Stationärer Stahlschubboden „Rückgrat“, Zusatzstützen in stationärer Rahmenkonstruktion Unbewegte, sogenannte „tote“ Schubbohlen Stahlschubboden mit Dosiertrommel und Sackaufreißeinrichtung Ungleichmäßige Lastverteilung in einem Bunker Direkter Krafteintrag auf Kraftübertragungstraverse Zylinder mittig unter Bohlen Zylinder unter Blechabdeckung Schubboden und nachfolgendes Förderband Kompost-Feinfraktion auf einem Stahlschubboden Lichter Durchgangsbereich zw. zwei Schubbohlen zur Drainage Fehlende Dichtung Schubboden-Trockner mit Heißwasser-Schläuchen Feuchter Klärschlamm Getrockneter Papierschlamm Produktentnahme aus Wasser Meeressäuberung Keile zur Unterstützung der Förderbewegung Container-Lösung mit Abstreifer Vertikaler und horizontaler Schubboden Schubboden-Befüllung mit getrocknetem Laub und Flussabfällen Beispiel eines überbreiten Schubbodens / 5 m breit „Kaskaden“-Trockner Schubboden-Bunker unter Sortierkabine mit Holzwänden Zwei verschiedene Bohlenhübe durch versch. Näherungsschalter Fester Durchsatzbegrenzer / Freier Auslauf / Einbauhöhe Ballenöffner Zungen-Schubboden Anbindung der Hydraulikzylinder Stationärer Bunker mit Baustahlprofilen

4 22 29 31 34 40 43 44 45 45 56 60 61 62 71 71 73 73 74 76 76 76 78 81 86 88 104 124 125 125 132

170

Verzeichnis der Bildquellen (alphabetisch)

Maschinen-Förder-Produkte GmbH & Co. KG, Wiethfeld 1, DE-57413 Finnentrop 18.8

Kratzförderer

115

Montan SpeditionsgesellschaftmbH, Terminalstrasse 1, AT-8605 Kapfenberg 4.1

Vertikalzylinder-Entladung

16

Peischl Fahrzeugbau GmbH, Wienerstr. 45, AT-7551 Stegersbach 10.4

Mitlaufende Stirnwand mit Schleppplane

58

Rauch, Winfrid, 36 rue de la Perrouse, FR-25115 Pouilley les Vignes 1.1 2.3 2.4 4.2 5.21a 5.21b 5.21c 5.25 5.29a 5.29b 5.29c 6.1 6.5 6.6 6.8 7.2 11.3 11.4 11.7 12.1 12.3 12.4 12.5 12.6 12.8 12.12 13.3 14.5 16.1 16.5 17.2 17.7a 17.7b 19.1 24.4

Drei Kugelschreiber und eine Visitenkarte LKW-Abladesystem mit Integration in Prozess Pufferlager mit Entnahme Schwerkraft-Entladung mit Hakenlift-Container Schubbohlen mit Nebenraum Schubbohlen ohne Nebenraum Schubbohlen mit Dreiecksblech Auflage- und tangentielle Kräfte Beladen des Bunkers mit Produkthaufen Abbrechen des Produkthaufens Vorwärtswandern des Produkthaufens Vereinfachter Belastungsfall für eine punktuelle Last Gleichmäßige Lastverteilung Ungleichmäßige Lastverteilung Durchbiegung eines beidseitig eingespannten Balkens Traversen und Zylinder Prozess-Symbol: Drainage Prozess-Symbol: Feinstoff-Sieb Prozess-Symbol: Trockner Reibungssituation des gesamten Schubbodens Reibungssituation einer Bohle Scherkräfte an der Bunkerwand Schmaler / breiter Schubboden Scherkräfte bei Relativbewegung Reibungssituation bei positiver Maschinensteigung Notwendige Gleitkraft bei Maschinenneigung Zwei Schubböden mit Bindeglied Werksabnahme für einen Schubboden-Bunker mit Lagerhöhe = 3 m Abrasives Material macht Arbeitsflächen spiegelglatt Wickler um Dosierwalze Schubboden mit freier Abwurfkante Prozess-Symbol: Mischer Prozess-Symbol: Zerkleinerer15.7a Wichtigste Parameter des stetigen Stückguttransports Ein Manometer pro Hydraulikzylindergruppe

3 8 8 16 31 31 31 32 33 33 33 36 39 39 40 42 61 61 62 66 68 70 70 71 72 75 78 88 93 95 98 103 103 119 146

RMIG GmbH, Hallesche Str. 39, DE-06779 Raguhn-Jeßnitz 11.2a 11.2b 11.2c

Schlitzbrückenlochung Rundloch Seitenlochung Typ Käsereibe

60 60 60

Schauer Agrotonic, Passauer Str. 1, AT-4731 Prambachkirchen 5.27 17.18a 17.18b

Mehrschichtverbundplatten Stroh-Schubboden Kratzförderer

32 109 109

Verzeichnis der Bildquellen (alphabetisch)

171

Soupe, Grégory, 3, rue Champ de Bœuf, FR-21470 Brazey en Plaine 7.4b 7.5b 7.6b 7.7b 7.8b 11.10 13.1 13.7 13.8 13.10 13.12 17.3 17.4 17.5 17.6a 17.6b 17.6c 17.6d 17.6e 17.6f

Schema „Zylinder-Bohle“ Schema „Direkter Krafteintrag in Kraftübertragungstraversen“ Schema „Eine Zylindergruppe mit indirekter Kraftübertragung“ Schema „Zwei Zylindergruppen“ Schema „Zylinder über Bohlen“ Fünf-Etagen-Trockner: Gesamtansicht, Teilansicht Zwei parallele Sektoren desselben Schubbodens Bunker mit zwei Förderrichtungen „Kaskaden“-Schubböden Vertikaler Schubboden Zwei „Käsereiben“ in „Kopf-an-Kopf“-Anordnung Abwurfkante an der Seite des nachfolgenden Förderbands Abwurfkante in der Mitte des nachfolgenden Förderbands „Orgelpfeifen“ im Übergangsbereich zum Förderband Konfiguration in Position „7 Uhr“ Konfiguration in Position „6 Uhr“ Konfiguration in Position „5 Uhr“ nach oben drehend Konfiguration in Position „5 Uhr“ nach unten drehend Konfiguration in Position „3 Uhr“ Konfiguration in Position „1 Uhr“

43 43 44 44 45 63 77 81 81 82 83 98 99 99 100 100 101 101 102 102

Sutco Recycling Technik GmbH, Britanniahütte 14, DE-5169 Bergisch Gladbach 18.6 18.10

Teilansicht eines Förderbands Detail eines Plattenbandförderers

114 116

Terbrack Maschinenbau GmbH, Wesker 30, DE-48961 Vreden 18.4a 18.4b

Gesamtansicht eines „Vario“-Bunkers Teilansicht eines Klauenförderers „Vario“

113 113

Trioliet, Hinmanweg 19, NL-7575 BE Oldenzaal 18.1

Direktbeladung mit Radlader

110

Valor’Aisne (Zweckverband), 3 Rue Michel Eyquem de Montaigne, FR-02000 Laon 14.4a 14.4b

Schubboden-Hochlager Abwurfbereich

87 87

Vergnaud, Philippe, Les Farges, FR-24580 Rouffignac 5.3 5.7a 5.7b 6.2 17.14

Holz-Bohlen-Schubboden in LKW-Kleinlaster Winkelprofil-Schubboden: Frontalansicht Zylinderanbindung an Winkelprofil-Kraftübertragungstraversen Schutz gegen Abwurf schwerer Einzelprodukte Rotor, Stator mit Gegenmsser

22 23 23 37 107

W. Stadler Anlagenbau GmbH, Max-Planck-Str. 21, DE-88361 Altshausen 18.5 18.7

Alternative zum Schubboden: Stauraum mit einem Bandförderer Zuführung mit Kettengurtförderer

114 115

Westeria Fördertechnik 5.9 22.4a 22.4b

Labyrinthdichtung mit gekantetem Blech Gleitschiene „Ski“ und Führungselement „Gleitstein“ Erhöhte Passgenauigkeit

24 133 133

172

Glossar der Schubboden-Bauteile

Glossar der Schubboden-Bauteile Hinweis: Das Glossar umfasst alle Fachbegriffe, die Bauteile oder -gruppen eines Schubbodens benennen. Zur Ergänzung sind ebenfalls englische Fachbegriffe aufgeführt. Sie sind fett gedruckt und mit ihren jeweiligen deutschen Übersetzungen aufgeführt. Im Deutschen sind diese nicht immer eindeutig, weil die Wortdefinitionen aus dem amerikanischen Englisch historisch in einer industriellen Nischenanwendung nicht systematisch gelistet oder standardisiert worden sind. Fachbegriff

Beschreibung

(Englische Begriffe: fett gedruckt) Antriebsgruppe

Die Zylindergruppe bildet zusammen mit den Kraftübertragungstraversen und hydraulischen Umschalt- und Wegeventilen in LKW-Schubböden eine kompakte Antriebsgruppe. In stationären Einheiten gibt es oft keine Antriebsgruppe, weil sich die Wegeventile außerhalb des Schubbodens im Hydraulikaggregat befinden. Auch die Kraftübertragungstraversen sind oft in stationären Anwendungen separat von der Zylinderguppe positioniert.

Auslassbereich

Der Bereich, in dem der Produktberg den Schubboden verlässt, ist robust gegen das abrasive Rutschen des Produktbergs augelegt und erlaubt ein kontrolliertes, dosiertes Herauslassen ohne Brückenbildung oder Verstopfer.

Bearing (Keith, 2020), (Hallco, 2020)

Gleitkamm (Cargo Floor, 2020), Gleitlager (Reisch Fahrzeugbau, 2020), Gleitstein, Gleitführung.

Bohlengruppe

Die Schubbohlen, die an derselben Kraftübertragungstraverse angeschlossen sind, bilden eine Bohlengruppe. In der klassischen Schubboden-Konfiguration gibt es drei Bohlengruppen, die sich gemeinsam nach vorne und einzeln nach hinten bewegen, um den charakteristischen Bewegungszyklus eines Schubbodens zu erzeugen.

Cross-Member (Keith, 2020)

Querträger

Deck (Hallco, 2020),

Einheit aller Schubbohlen,

Flooring (Keith, 2020)

Bewegter Schubboden Es macht Sinn, den bewegten Schubboden (mit Schubbohlen und Kraftübertragungstraversen) begrifflich abzutrennen zum unbewegten Unterbau („sub-deck“).

Dichtungssystem

Das Dichtungssystem garantiert die Dichtheit nach unten und verhindert, dass Fluide oder Feinstoffe seitlich von einer Schubbohle heruntertropfen bzw. durchrutschen.

Drive Frame (Keith, 2020)

Rahmenkonstruktion (Schwarzmüller, 2020)

Drive Unit (Keith, 2020)

Antriebsgruppe, Zylindergruppe.

Driveable floor

(Mit LKW) befahrbarer Schubboden

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0

Glossar der Schubboden-Bauteile

Fachbegriff

173

Beschreibung

(Englische Begriffe: fett gedruckt) Floor slat (Keith, 2020)

(Schub-)Bohle (BRT Hartner, 2020),

Floor profile (Keith, 2020)

Schubbalken (Huning Maschinenbau, 2019),

Floor plank (Knapen Trailers, 2020).

(Boden-)Brett (Knapen Trailers, 2020), Leiste (K.Pumpe GmbH, 2020), (Boden-)Profil (Cargo Floor, 2020), Stab (Westeria, 2020).

Gleitelemente

Die verschiedenen Typen von unbewegten Gleitelemente erlauben ein reibungsarmes Gleiten der Schubbohlen auf dem unbewegten Unterbau.

Heavy duty floor

Schwerlast-Schubboden

Hydraulikaggregat

Das Hydraulikaggregat erzeugt die hydraulische Kraft der mechanischen Schubboden-Bewegung.

Kraftübertragungstraverse

Die Kraftübertragungstraverse überträgt die Zylinderkraft auf mehrere Schubbohlen gleichzeitig.

Längsträger

Längsträger können bei unzureichender Formstabilität der Schubbohlen in Längsrichtung eine gleichmäßige Kraftverteilung ermöglichen. Sie können Gleitelemente aufnehmen und ermöglichen so das reibungsarme Gleiten der Schubbohlen.

Leak tight floor

(Wasser-)Dichter Schubboden

Moving floor

Schubboden

(Achtung: Moving floor wird oft gleichbedeutend mit dem Markennamen „Walking floor“ benutzt.)

(Achtung: Der Begriff „Schubboden“ wird leider auch für Schubstangenförderer, Rechen- oder Leiterboden verwendet.)

Amerikanische Markennamen, z. B:

Europäische Markennamen, z. B.:

Walking Floor (Keith, 2012),

Cargo Floor (Cargo Floor, 2020),

Live Floor (Hallco, 2019), usw.

Multi Floor (Belo Multifloor, 2020), MovingFloor® (Westeria, 2020), Speed conveying floor module (Huning Maschinenbau, 2019), Spiro Floor (Spiro Floor, 2020), usw.

Produktraum

Der Produktraum ist der Netto-Zuladungsbereich des LKWTrailers oberhalb der Schubbohlen und zwischen den Rückund Seitenwänden.

Querträger

Die Querträger befinden sich zueinander auf exakt derselben Höhe und geben eine funktionale Toleranz, so dass die Schubbohlen nur horizontal ohne Höhenbewegung nach vorne fördern. Auch der Seitenabstand im Rahmen wird durch die Fertigungs- und Einbautoleranz der einzelnen Querträger vorgegeben. Auf die Querträger können Gleitelemente montiert werden.

Rahmenkonstruktion

Die Rahmenkonstruktion empfängt alle Querträger und die mechanische Anbindung der Zylinder. Sie gibt dem Schubboden eine Formstabilität in Bewegung und bei Stillstand.

174

Glossar der Schubboden-Bauteile

Fachbegriff

Beschreibung

(Englische Begriffe: fett gedruckt) Rückraum oder Rückwand

Die Rückwand oder der Rückraum dichtet den Produktraum nach hinten ab und dies auch bei der Bohlenbewegung. Sie stützt den Produktberg formstabil während des Stilstands ab.

Schubbohlen

Die Schubbohlen bewegen den Produktberg in eine Richtung, entweder nach vorne oder nach hinten.

Seitenwand

Die Seitenwand dichtet den Produktraum seitlich ab und ermöglicht das formstabile Abstützen des Produktbergs im LKW, Container oder stationären Pufferlager. Ihre Oberfläche erlaubt das reibungsarme Rutschen des Produktbergs nach vorne. In LKW-Anwendungen gibt es die Variante der Seitentür zum seitlichen Beladen des Schubbodens. In stationären Anlagen befindet sich meist in einer Seitenwand eine Wartungstür, um den Aufgabebunker nach Maßgabe der europäischen Richtlinie (Europäische Union, 2006) betreten zu können.

Snap-on bearing (Hallco, 2020), (Cargo Floor, 2020)

Schnappverschluss,

Splash guard Hold-down (Keith, 2020)

Schnappverschluss,

Sub-deck (Keith, 2020), (Hallco, 2020)

Längsträger,

(Spritzguss-)Niederhalter-Gleitkamm (Spritzguss-)Niederhalter-Gleitkamm Unterbau. Es macht Sinn, den gesamten unbewegten Unterbau (Gleitelemente, Längsträger, Querträger und Rahmen) begrifflich vom bewegtem Schubboden zu trennen.

Unbewegter Nebenraum

Der unbewegte Nebenraum ermöglicht das bewegungsarme Gleiten der Schubbohlen an den Seitenwänden.

Unterbau

Der unbewegte Unterbau versammelt begriffsmäßig alle Trägerelemente des Schubbodens, z. B. Querträger, Längsträger, Gleitelemente, eine Dichtwanne und Aussteifungselemente wie „Rückgrat“, Stützen und Verstärkungskreuz, in Abgrenzung zum bewegten Boden (Engl. „deck“), der die Schubbohlen und die bewegten Teile der Antriebsgruppe einschließt.

Zylinder

Der Zylinder, der in der Schubboden-Technik fast ausschließlich ein hydraulischer Zylinder ist, führt die hydraulische Druckkraft als horizontale, mechanische Kraft vom unbewegten Teil des Schubbodens in eine bewegte Schubbohle bzw. in eine Kraftübertragungstraverse ein.

Zylindergruppe

Die Zylindergruppe beinhaltet mehrere Zylinder. Ihre Schnittstellen sind die Anbindung der Zylinder an die Rahmenkonstruktion sowie die Kraftübergabe an eine Bohle oder die Kraftübertragungstraverse.

Der Multifloor® wird von BELOGROEP in den Niederlanden hergestellt und ist die Lösung für zuverlässige stationäre Schubboden für die Lagerung von Schüttgütern in Lagern und Bunkern WeitereInformationenfindenSieaufunsererWebsite www.multifloor.nl

Sachwortverzeichnis

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Sachwortverzeichnis A Abfalltyp 5 Abladegeschwindigkeit 8 Abrasion 93, 152 Absackanlage 85 Aluminiumbohle 38 Aluminiumprofil 69 Aluminiumserienproduktion 131 angestellter Bunker 73 Anpassung der Produktschicht 63 Antriebsgruppe 19, 146, 172 Anzahl der Zyklen 151 Anziehmoment 142 Aufheizung 62 Auslassbereich 20, 172 Auslegungsparameter V B Bandförderer 64, 114 Baugruppe 134, 144 Belastungsart 35 Belastungsfall 35 Beschickung in zwei Richtungen 81 Betriebszustand 140 Bewegungsablauf 3, 9 f. Bewegungszyklus 19 Biogasanlage 105 Bodenfolie 59 Bohlenachse 143 Bohlengruppe 19, 172 Bohlenhub 89 Bohlenschuh 10, 34, 136 Brückenbildung 1, 6 f., 12, 56 f., 70, 94 Brückeneffekt 17 C CAPEX 148 Cargo Floor 2 D Dichtheit 1, 10, 19, 172 Dichtheitsgrad 23 Dichtheitstest 135 Dichtleiste 33 Dichtungssystem 19 Dosiereinrichtung 96 Dosierwalze 105 Drainage 61 Drehrichtung 101, 106 Dreiecksnebenraum 31 Dreiecksrückraum 33 Druckguss-Serienproduktion 131 f. Drucksteuerung 54 Durchbiegung 39 f. durchgehender Blechboden 69 Durchsatz 53, 152

E Eigengewicht 39, 41, 43 Einbauhöhe 10, 90 f., 110, 121 Einzelstückproduktion 132 Ersatzteil 10 Erst-Einschalten 141 F fehlende Dichtung 60 Feinanteil 102 Feinstoff 9 Fertigung 10 Fertigungstoleranz 144 Feuchtegehalt 7 Flächenlast 46, 88 Fördereinrichtung 96 Fördergeschwindigkeit 12, 52, 88, 90 f., 110, 122 f. Formstabilität 39 Foster 2 ff. freie Abwurfkante 98 funktionaler Sektor 77 G Gabelstapler 119 Gleitelement 173 Gleitelemente 19 Gleitreibung 66, 68 Gleitschiene 38, 133 Gleitstein 133 Gummilappendichtung 93 H Haftreibung 73 Hakenlift-Container 85 Hallstrom 2 ff. Hochzeit des Schubbodens 134 Höhenbegrenzer 82 f. horizontaler Höhenbegrenzer 82 Hydraulikaggregat 19, 41, 146, 173 Hydraulikzylinder 1, 12, 48, 51 hydraulische Kraft 49 K Kantblech-Schubbohle 91, 125 Käsereibe 83 Kettengurtförderer 64 Ketten-Tischförderer 126 Klauenförderer 113 Kolbenstange 48 Konstruktions- und Fertigungsfehler 143 Kopf-an-Kopf-Anordnung 79 Korngröße 6, 56, 58, 61, 69, 100 Kostenfaktor 148, 150 Kostentyp 148 Krafteinführung 41

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 W. Rauch, Schubbodentechnik, https://doi.org/10.1007/978-3-658-31503-0

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Sachwortverzeichnis

Krafteintrag 89, 143 Krafteintragung 42, 45 Kraftenführungsart 43 Kraftfluss 144 Krafttyp 64 Kraftübertragungstraverse 1, 19, 48, 142, 144, 173 Kratz- oder Kettengurtförderer 115 Kugel-Tischförderer 129 L Labyrinthdichtung 1, 24, 61, 69, 132, 136 Längslast 38 Längsträger 19, 131, 173 Lastverteilung 39 f. Leichtbauweise 114 lichter Durchgang 60 f. Life cycle-Kosten 152 Lippendichtung 24, 69, 93, 131, 136 Live Floor 2 LKW befahrbarer Schubboden 85 LKW-Entladungstechnik V, 4 f. Los-Lager 86 M Manometer 146 Maschinenachse 96 Maschinenauslegung 64 Maschinenbeschreibung 139 Maschinenneigung 72 f. Materialdichte 6, 46, 60, 67 Mikro-Trockner 125 Miniatur-Schubboden 91, 125 Mischer 103 mitlaufende Rückwand 58 Mittelachse der Dosiereinheit 100 mittige Krafteintragung 42, 45 MovingFloor 2 Multifloor 2 N Näherungsschalter 55, 89, 141 Nebenraum 19, 31, 147 notwendige Einbaufläche 87 notwendige Einbauhöhe 87 Nutzbreite 70 Nutzhöhe 41, 70 O offener Boden 69 OPEX 150 Orgelpfeifen 1, 99 Oxidation 95 P Palettentransport 124 Pannenhilfe 139 paralleles Schubboden-Modul 78 Partikelgröße 94 Pflichtenheft der LKW-Entladung 10

Plattenbandförderer 116 Positionswahl des Auslaufendes 100 Produktberg 20 Produkthaufen 51, 65, 94 Produktraum 20, 41, 173 Produktresthaufen 57 Produktzunge 95 Prozessbedingungen 64 Pufferlager 8, 41, 46 f., 65, 85 f., 104, 117 Pumpe 145 Punktlast 1, 7, 35 Q Querlast 40 Querträger 19, 173 R Radlader 110 Rahmenkonstruktion 19, 131, 173 Rechteck-Hohlprofil 132 Recyclingtechnik 105 Reibungskräfte 72, 74 f. Reibungswiderstand 29, 39, 41, 64, 66, 142 Relativbewegung 69 Resthaufen 57 Rohrverbindung 145 Rollen-Tischförderer 128 Rückgrat 40 Rückraum 33, 147, 174 Rückwand 20, 174 Rückwärtsbewegung 65 S Sack- und Ballenaufreißer 107 Scherkräfte 64, 70 f. Schichtbegrenzer 103 Schlitzbrückenlochung 60 Schnittstelle 96 Schubboden 65 Schubboden-Bohle 35 Schubboden-Entleerung 57 Schubbohle 19, 174 Schubkeil 111 f. Schubkeile 74 Schubschild-Förderer 118 Schubstangenförderer 65, 91, 111, 113 Schüttbegrenzer 106 Schwerkraftprinzip 16 Schwerlast-Förderer 116 Seecontainer 85 Seitenwand 20, 174 Sekundäreffekte 93 Selbstreinigungseffekt 58 serielles Schubboden-Modul 79 Solartrocknung 76 Speed conveying floor 2 Stahlbohle 1, 38 Stahleinzelproduktion 132 Stahlprofil 69 Stahlserienproduktion 133

Schubboden-Trocknungstürme

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Sachwortverzeichnis Standardteil 131 Steigungswinkel 72 stetige Förderung 119 Störstoff 1 Strangguss-Profil 132 f. Straßenverkehrsordnung 12 Streckenlast 39, 47 Stückgut-Förderung V, 120, 122 Stückgut-Transport 124 Symptomanalyse 141 T Trennwand 59 „tote“ Schubbohle 50, 78 Trocknung 4, 8, 62 f. Ü Überdruck 62 Überdruckventil 142 U unbewegter Nebenraum 174 ungleichmäßige Befüllung 39 Unterbau 19, 174 Unwuchtmotor 117 V Verdichtungszone 100 Verschleiß 152 Verschmutzung 41 Verstärkungskreuz 29, 40

Verstopfer 1, 7 Verstopfungsrisiko 94, 100 vertikaler Schubboden 82 Vertikallager 119 Vertikal-Mischer 109 Vibrierrinne 117 Vibriersieb 117 Vorwärtsbewegung 65 W Walking floor 2 Wartung 136 Wechselbelastung 153 Wegeventil 142, 146 Werkstoffvergleich 37 Wickler 95, 105 Z Zeitsteuerung 53 Zerkleinerer 103, 108 Zug- und Druckrichtung 50 Zusatzstütze 39 f. Zwangsförderung 111 ff. Zykluszahl 151, 153 Zylinder 19 Zylinder über den Bohlen 45 Zylinderachse 143 Zylinder-Bohle 12, 43, 91, 123, 145 Zylinder-Grubenbereich 45 Zylindergruppe 19, 44, 174 Zylinderkraft 19

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