Der Bunker, der nicht mehr fließt: Brückenbildung, Schachtbildung und das Schieber, das sie verursacht

Schneiden Sie einen Kegel aus Blech – oder verwenden Sie einen großen Trichter oder einen Eimer mit einem Loch darin – und stellen Sie ihn über ein Tablett. **Zuerst die mechanische Verzahnung.** Füllen Sie ihn mit grobem Zuschlagstoff, dessen größte Stücke etwa ein Drittel der Größe des Auslasses betragen. Er wird sich verklemmen, und wenn Sie in den Auslass hinaufschauen, sehen Sie drei oder vier Steine, die ringförmig ineinander verkeilt sind. Vergrößern Sie den Auslass schrittweise und ermitteln Sie die Größe, bei der das Verklemmen aufhört. Vergleichen Sie dies mit der Sechs-bis-Achtfach-Regel in Schritt 4. **Zweitens das kohäsive Bogenbilden.** Entleeren Sie ihn und füllen Sie ihn mit Brechsand (Feinanteile) oder feuchtem Sand. Stechen Sie ein Loch hindurch und lassen Sie es abfließen. Beobachten Sie nun, was zurückbleibt: ein vertikales Rohr in der Mitte, während das Material unberührt an den Wänden steht. Das ist ein **Rattenloch**, und der Silo ist nominell immer noch halb voll. Wiederholen Sie den zweiten Test, nachdem das Material einen Tag lang gelagert wurde. Es wird deutlich schwerer in Gang zu bringen sein, und der Bogen, den es bildet, wird sich weiter spannen. Das ist die Zeitverfestigung aus Schritt 4, und genau deshalb werden Silos am Ende einer Schicht entleert, statt stehen gelassen zu werden. Beseitigen Sie einen Verstopfung niemals von unten, und greifen Sie niemals in einen Auslass. Ein Schüttgut, das sich löst, tut dies schlagartig, und es muss kein großer Silo sein, um einen Menschen zu töten.

Ob ein Silo an der Wand fließt, entscheidet eine einzige Zahl, und diese Zahl ist leicht zu bestimmen. Nehmen Sie eine ebene Platte aus dem Material, aus dem der Silo tatsächlich gefertigt ist – nicht "Stahl", sondern der konkrete Stahl, in dem Zustand, in dem er sich befindet: verrostet, lackiert, ausgekleidet, poliert. Legen Sie einen flachen, unten offenen Ring Ihres Schüttguts darauf. Neigen Sie die Platte langsam, bis das Material abrutscht. Der Tangens dieses Winkels ist der Wandreibungskoeffizient. Notieren Sie Winkel, Material, Oberfläche und Feuchtigkeit – alle vier, denn die Änderung jedes einzelnen verändert das Ergebnis. Wiederholen Sie dies nun mit einer anderen Oberfläche. Ein Blech aus poliertem Edelstahl oder ein Stück UHMW-Polyethylen neben einem Stück verrosteten Baustahls ist aufschlussreich: Dasselbe Material, das auf der einen Oberfläche nicht ins Rutschen kommt, läuft auf der anderen ab. Das Auskleiden eines Silos ist keine Beschichtungsarbeit, sondern eine Veränderung der Mechanik. Wiederholen Sie es außerdem, nachdem die benetzte Probe über Nacht gestanden hat. Die Wandreibung ist die am wenigsten konstante "Konstante" im Silo.

Dies ist der wichtigste Satz in dieser Regel: **Ein Schieber schaltet den Materialfluss ein und aus; ein Feeder regelt die Fördermenge.** Beide sind nicht austauschbar, und der Einsatz des einen anstelle des anderen ist die Ursache für die meisten Silo-Verstopfungen. Der Grund liegt in der Rechnung aus Schritt 5. Ein teilweise geschlossener Schieber wirkt wie ein kleiner Auslauf, und ein kleiner Auslauf bildet Gewölbe. Die Bedienperson drosselt ihn, weil der Fluss zu schnell ist, der Silo verstopft, jemand schlägt mit dem Hammer darauf, und der daraus gezogene Schluss lautet, das Material sei schwierig. Ein Feeder sitzt unter dem **vollen** Auslauf und entnimmt das Material über die gesamte Breite. Ein Gurtförderer, eine Schnecke mit konischer Wendel oder variabler Steigung, eine Schwingrinne – jede dieser Lösungen dosiert den austretenden Strom, während die gesamte Öffnung offen bleibt. Das Detail, das leicht falsch gemacht wird: Ein Feeder muss über den gesamten Auslauf entnehmen, nicht nur an einem Ende. Eine einfache Schnecke mit konstanter Steigung unter einem langen Schlitz füllt sich am hinteren Ende und fördert dann, ohne weiteres Material zu entnehmen. Der Silo entleert sich dadurch über einen Trichter (Rattenloch) oberhalb der ersten paar Windungen, während der Rest stillsteht. Verjüngen Sie die Wendel oder stufen Sie die Steigung ab, sodass die Förderleistung der Schnecke entlang ihrer Länge zunimmt. Und bauen Sie eine Verriegelung ein: Der Feeder startet, bevor der Silo gefüllt wird, und stoppt erst danach, sodass der Silo bei einem Stillstand nie voll stehen bleibt. Allein diese Ablaufsteuerung verhindert mehr Verstopfungen als jeder Vibrator, der je montiert wurde.

**US 1.548.385, 'Feed Hopper', William Edward Prescott aus London, abgetreten an die Baker-Perkins Company Incorporated aus New York, Anmeldung eingereicht am 12. Dezember 1923, erteilt am 4. August 1925.** Die Beschreibung nennt ihren Zweck unumwunden: Trichter zum Zuführen von *'halbflüssigen, plastischen, pulverförmigen oder körnigen Stoffen'* an Maschinen wie Mischer, mit *'verbesserten Mitteln zum Aufrühren oder Bewegthalten des Inhalts, um das Entleeren oder Zuführen zu erleichtern.'* Der Mechanismus lohnt den Blick. Prescott baut die Seitenwände des Trichters als Skelettrahmen auf und vervollständigt die Wände mit Platten, die **gleiten**, nacheinander hin- und herbewegt durch Exzenter auf Wellen entlang jeder Seite. Die Wand selbst bleibt in Bewegung, sodass das Material an der Wand nicht zur Ruhe kommen kann und ein Gewölbe keinen Ansatzpunkt hat. Es ist das Massenfluss-Problem vom anderen Ende her angegangen: Statt die Wand rutschig genug zu machen, damit das Material darauf gleiten kann, lässt man die Wand unter dem Material gleiten. Die systematische Theorie kam später. **Andrew Jenikes Arbeit an der University of Utah, 1961 als Bulletin 108 veröffentlicht, 'Gravity Flow of Bulk Solids'**, machte die Trichterauslegung von Handwerk zu Ingenieurwissenschaft: die Messung der Fließfunktion, die Unterscheidung zwischen Massenfluss und Kernfluss sowie die Gewölbeberechnung in Schritt 4 stammen alle von ihm. Für diese Arbeit wird keine Patentnummer angegeben, da sie veröffentlicht und nicht patentiert wurde. **Ehrliche Grenzen.** Die Gewölbeberechnung benötigt die unbegrenzte Fließfestigkeit des Materials, und diese muss an einem Schergerät bei der Verdichtung und Feuchte gemessen werden, denen der Silo tatsächlich ausgesetzt sein wird. Ein Wert aus einem Handbuch ist eine Vermutung. Massenfluss kostet Bauhöhe und Wandverschleiß, denn nun gleitet das gesamte Material auf der Wand statt auf sich selbst. Ausgekleidete Trichter verschleißen ihre Auskleidungen. Und keine noch so gute Trichterauslegung hilft bei einem Material, das sich verändert: Der für trockenes Feingut ausgelegte Silo verstopft bei nassem Gut, und das Wetter ist ein Auslegungsparameter, den niemand beheben kann.