Bei welchem Innendruck würde Silodeckel abheben?

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Guten Tag,

Silos haben teilweise Druckentlastungseinrichtungen, um gegen Explosionen (bzw. den Überdruck durch die Explosion) im Inneren geschützt zu sein. Nun soll im Silodach eine rechtzeitig ansprechende Druckentlastungseinrichtung eingebaut werden, die öffnet, bevor der ganze (unbefestigt aufliegende) Silodeckel aus Stahlbeton abhebt. Ich habe versucht, den Druck, den der Deckel maximal aushält, über die Gewichtskraft des Deckels zu bestimmen: (p = F/A = m*g/A)
Druck = Kraft/Fläche = Masse*9,81 m/s^2/Fläche

Auch bei einem Deckel von 250.000 kg komme ich aufgrund der großen Fläche auf einen sehr kleinen „Abhebedruck“, Größenordnung 0,08 bar. Ist das realistisch? Muss ich bei dieser Betrachtung die Trägheit des Deckels noch irgendwie berücksichtigen? Wie ginge das?
Ich habe zwar physikalische Grundkenntnisse, bin jedoch kein Profi …

Vielen Dank fürs Nachdenken und für jede Hilfe!

#2

Hallo,

danke für die schnelle Reaktion, Manni.

Deckelgewicht: 250.000 kg
Radius Deckel ca. 9,7 m
Deckelfläche (rund): ca. 300 m²

p = 250 000 kg * 9,81 m/s^2 / 300 m²
=8175 Pa also etwa 0,08 bar

Wo liegt mein Denkfehler?

#3

Hallo

Wenn dein Silo eine Deckenfläche von 300m² hat, dann stimmt die Rechnung. 0,08bar klingt zwar erst mal wenig, aber es ist immerhin in etwa der Druck den eine 80cm-Wasserschicht erzeugt. Die menschliche Lunge kommt, wenn sie solchen Überdruck erzeugen soll, schon langsam an ihre Grenzen.

Johannes

#4

Vielen Dank für die Bestätigung. Ich hatte die Rechnung nach Mannis Antwort schon 20x geprüft und verzweifelt ;o)

0,08 bar ist für die menschliche Lunge sicherlich eine Herausforderung, für eine Explosion jedoch nicht wirklich (bis 10 bar, 12 bar bei Metallstäuben). Eine Herausforderung ist es dann schon eher, eine Entlastungseinrichtung zu bauen, die so schnell anspricht, dass der Deckel nicht abheben kann …

Trägheit, Dynamik etc. kann ich also als Rettung vergessen?

Gruß und Dank
Schusseline

#5

Hallo Schusseline
Irgendwie werde ich aus Deinen Rechnungen nicht schlau.
Die abhebende Kraft (oder SV öffnende Kraft) F errechnet sich aus Druck mal Fläche, p*f in Einheiten: N = N/cm² * cm², dann kommt N heraus.
Das Gewicht (die Kraft mit der er drückt) des Deckels wird auch in N angegeben (oder kN, MN).
Dann vergleichst Du die Abhebekraft mit der Deckelkraft. Wenn deckel schwerer, ist gut, wenn leichter ist nicht gut.
Gruss
Rochus

#6

Die Trägheit beeinflusst nur die Geschwindigkeit des Abhebens, wenn es denn dazu kommt. Mit ein bisschen Glück hebt das träge Dach nur ein wenig ab und fällt dann dort hin zurück, wo es hingehört. Da würd ich mich aber nicht drauf verlassen.

Allerdings bezweifle ich, dass man den Druck, der bei einer Explosion entsteht, durch ein Überdruckventil ableiten kann. Das müsste dann schon einen beachtlichen Querschnitt haben.

Johannes

#7

Dummerweise hat der Deckel beim letzten Mal genau dieses „Anlupfen und Zurückfallen“ gemacht und dabei das halbe Silo ramponiert. Deswegen sollen ja jetzt Explosionsdruckentlastungsklappen rein. Ich hätte nur nicht gedacht, dass der Druck, bei dem der Deckel abhebt, so gering ist. Das macht es extrem schwierig bis unmöglich, Entlastungen mit einem noch kleineren Ansprechdruck in vertretbarer Größe anzubringen.
Bei geeigneter Silokonstruktion und Auslegung der Entlastungseinrichtung kann man eine Explosion schon ganz gut entlasten. Hier stimmen nur die Randbedingungen nicht …

Herzlichen Dank an alle, die sich an der Diskussion beteiligt haben! Auch wenn es nicht das Wunschergebnis ist, weiß ich jetzt, woran ich bin.
Viele Grüße
Schusseline

#8

Hallo,

Herzlichen Dank an alle, die sich an der Diskussion beteiligt
haben! Auch wenn es nicht das Wunschergebnis ist, weiß ich
jetzt, woran ich bin.

Vllt. noch ein kleiner Tip:

Nimm mal Kontakt zu einer Fa. VENTI Oelde auf (in Oelde).
Die Fa. liefert Entstaubungsanlagen für Autoshredder. Dort gibt es vom Shredder ausgehend häufig Benzinexplosionen, die bis in die Filter gehen würden, wenn in den Rohleitungen zur Absaugung nicht große Berstscheiben eingebaut wären.

Ich erinnere mich an ziemlich große rechteckige Querschnitte.

Dann gibt es noch eine Fima Micropul (?) mit ähnlichem Lieferprogramm.

Du kannst auch die Fa. Lindemann (heute glaube ich METSO- Lindemann) in Düsseldorf fragen (Shredderabteilung). Die kennen sich mit solchen Explosionen und Berstscheiben aus.

Gruß:
Manni

#9

Gute Idee, noch einmal danke. Ich hatte auch schon an Rembe gedacht.

Gruß
Schusseline

Nimm mal Kontakt zu einer Fa. VENTI Oelde auf (in Oelde).
Dann gibt es noch eine Fima Micropul (?) mit ähnlichem
Lieferprogramm.
Du kannst auch die Fa. Lindemann (heute glaube ich METSO-
Lindemann) in Düsseldorf fragen (Shredderabteilung).

#10

Hallo Schusseline,

Dummerweise hat der Deckel beim letzten Mal genau dieses
„Anlupfen und Zurückfallen“ gemacht und dabei das halbe Silo
ramponiert.

Entweder den Deckel mit dem Silo verschrauben, damit er erst gar nicht abheben kann oder man verwendet den Deckel selbst als Druckentlastung. Dann müsste er aber geführt werden und ein Gummipolster müsste beim zurückfallen die Dämpfung übernehmen.

Eine andere Idee wäre noch: Zwischen Silo und Deckel eine Spalt zu lassen.
Der Spalt wird dann so gedichtet, dass die Dichtung bei Überdruck öffnet, bzw. ausgeblasen wird.
Als Dichtung könnte auch ein System wie Nut und Feder verwendet werden, aber mit viel Spiel. Die Nut wird dann mit Wasser oder Öl gefüllt, welches bei Überdruck dann ausgeblasen wird.

MfG Peter(TOO)

#11

Hallo,

ich denke auch, die Entlastungsöffnungen müssten untragbar gross werden - ich würde einfach ein Scharnier an den Deckel machen, damit er nach der Explosion ordentlich wieder zuklappt. Ein paar Gummipuffer würden dabei nicht schaden.

Gruss Reinhard

#12

Hallo,

ich denke auch, die Entlastungsöffnungen müssten untragbar
gross werden - ich würde einfach ein Scharnier an den Deckel
machen, damit er nach der Explosion ordentlich wieder
zuklappt. Ein paar Gummipuffer würden dabei nicht schaden.

Oh Mann,

einen 250 t schweren Deckel willst Du „zuklappen“ lassen?
Das ginge sowieso nur, wenn sein „Aufklappwinkel“ einiges unter 90° läge.

Gruß:
Manni

#13

Tach auch,
hab mal eben quergelesen, was es hinsichtlich Entlastungsflächen, Explosionsentlastungsklappen und einschlägigen Vorschriften so alles zu bedenken gibt. Ergebnis: Finger weg, Spezialisten heranziehen.

Gruss

B

#14

einen 250 t schweren Deckel willst Du „zuklappen“ lassen?
Das ginge sowieso nur, wenn sein „Aufklappwinkel“ einiges
unter 90° läge.

Hallo Manni,

davon gehe ich nach der Beschreibung aus, ich denke dass der Deckel höchstens 10 - 20 Grad aufklappt, um den Druck abzulassen. Im übrigen verhält sich ein 250 t Deckel physikalisch auch nicht anders als der Blechdeckel auf den senkrechten Auspuffrohren von LKWs. Das Scharnier wird man allerdings nicht im Baumarkt kriegen.

Gruss Reinhard

#15

Dann kompresserst Du ein Loch in den Deckel, 1mx1m. Darauf errichtest Du sowas wie „ein kleines Häuschen“. Die „Fenster“ des Häuschens machst Du aus Silofolie. Wenns Kawum macht, dann brauchst Du halt neue „Fenster“…
Oder bekommst Du in die Wand des Silos solche Fenster/Klappen?

#16

Hallo Schusseline

Dass der Deckel abheben kann und nicht fest montiert ist das ist ja eben die Sicherheitseinrichtungdie ein Bersten verhindert. Das Abheben und Zurückfallen musst halt mechanisch geführt passieren. Wenn laufend der Fall des Ansprechens einer Sicherheitseinrichtung eintritt dann solltest Du als erstes das Auftreten des Problems beseitigen und nicht seine Folgen. Bei Verpuffung und Explosion ist das Hauptproblem die Ausbreitungsgeschwindigkeit und da ist Dein Deckel die beste Vorrichtung weil er am schnellsten die grösstmögliche Austrittsfläche erzeugt.

LG Lois

#17

Mahlzeit.

Frage: Warum willst Du das eigentlich über Klappen lösen? Ist das für die Anlage irgendwo vorgeschrieben?

Wenn es da keine Vorgaben gibt, würde ich statt einer Klappenlösung eher zu einer permanenten Entlüftung greifen, die kleinere Gasblasen ohne anheben des Deckels nach draußen leitet.

Sowas wäre zum Beispiel mittels eines entsprechend dimensionierten SIKA-R…AS-Rohres möglich:

http://www.gkn-filters.com/downloads/pdf/download.ph…

Es gruselt

DBQ424

Andre