Transport von Schütt- und Stückgütern in Rohrleitungen

Fahren statt strömen

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06.06.2011 Für die Industrie werden Schütt- und Stückgüter landesweit auf Straßen, Schienen und Wasserwegen transportiert. Innerbetrieblich sind dagegen häufiger mechanische und pneumatische Förderanlagen im Einsatz. Jetzt wurden neue Schienenfahrzeuge für den Transport in Rohrleitungen entwickelt.

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Entscheider-Facts Für Anwender


Die wichtigsten technischen Vorteile für den Schütt- und Stückguttransport mit Schienenfahrzeugen in Rohrleitungen:

  • geringer Energiebedarf, im Verhältnis zu pneumatischen Förderanlagen etwa 1:20;
  • sehr lange Förderwege und Vernetzung möglich;
  • Produkt wird nicht zerkleinert oder zerrieben;
  • kein Verschleiß an den Rohrleitungen;
  • große Steigungen sind ohne Verzahnung möglich.

Der Grund für diese Neuentwicklung war der hohe spezifische Energiebedarf bei pneumatischen Förderanlagen. Besonders in der chemischen Industrie sind diese Anlagen sehr oft in die Prozesstechnologie integriert. Mit ihren Sammel- und Verteilerfunktionen, dem hermetischen Abschluss und der nahezu beliebigen Linienführung passen sie gut in das betriebliche Konzept.

Nachteile bei herkömmlichen Förderanlagen

Neben dem hohen Bedarf an elektrischer Energie sind weitere Nachteile zu verzeichnen. Insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten entsteht Abrieb und eine kleinere Körnung des geförderten Produktes. Bei Kunststoffgranulat ist die unerwünschte Bildung von Engelshaar bekannt. Nicht selten führen derartige Veränderungen der Eigenschaften zu einer Qualitätsminderung des Endproduktes. Sehr harte Körner verursachen hohen Verschleiß an den Rohrleitungen. Um die Standzeit von Rohrbögen zu verlängern, wird oft eine Auskleidung mit Keramik oder anderen schützenden Beschichtungen bevorzugt. Förderverfahren mit geringeren Geschwindigkeiten, sogenannte Dichtstrom-Förderanlagen, können diese Nachteile zwar mindern, jedoch nicht beseitigen. Diese erfordern gewöhnlich ein höheres Druckniveau für die gleiche Förderaufgabe und eine vom Förderzustand abhängige umfangreichere Steuer- und Regelungstechnik.

Die Ursache für den hohen Energiebedarf von pneumatischen Förderanlagen liegt vor allem an den mehrfachen Umwandlungen in andere Energieformen:

elektrische Energie R mechanische Energie für den Luftstromerzeuger R Druckenergie R Strömungsenergie R kinetische Energie für die Teilchen des Schüttgutes.

Jede Umwandlung ist mit einem Wirkungsgrad verbunden. Die Strömungsverluste durch die Reibung der Teilchen an den Rohren wirken sich über die gesamte Kette der Verluste umso stärker aus. Selbst für das Abscheiden der Teilchen aus dem Luftstrom entsteht noch ein zusätzlicher Druckverlust.

Zwangsführung für sicheren Transport

Bei diesem neuen Transportsystem für Rohrleitungen wird die elektrische Energie direkt in mechanische Energie für den Transport umgewandelt. Der Wirkungsgrad zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische ist relativ hoch. Reibungsverluste treten nur im mechanischen System selbst auf.

Das neue System ist vergleichbar mit einer Modelleisenbahn in einer Rohrleitung. Eine gewöhnliche Modellbahn fährt jedoch auf Schienen, die auf dem Boden verlegt sind. Die Schwerkraft und die Radkränze halten die Fahrzeuge in der Spur. Bereits bei geringen Störungen besteht die Gefahr des Entgleisens. Deshalb wurde für das neue System eine Zwangsführung gewählt, ähnlich wie bei einer Achterbahn. Darüber hinaus befindet sich der Schienenkörper nicht auf dem Rohrboden, sondern hochkant in der Nähe der Rohrmitte. Die Schienenfahrzeuge können ohne Verzahnung sehr steile Anstiege befahren. Für offene Behälterfahrzeuge wird eine maximale Steigung von 50 % empfohlen. Für geschlossene Behälter (Kapseln) sind sogar lotrechte Abschnitte möglich. Zum Entleeren offener Behälterfahrzeuge genügt es, den Schienenkörper zu verdrillen. Für ein wahlweises Entleeren an verschiedenen Stellen in einer Rohrleitung sind umschaltbare Vorrichtungen vorgesehen. Die Fahrzeuge kippen dann ihre Ladung an der gewählten Stelle aus.
Eine derartige Rohrleitungsbahn sollte Weichen enthalten. Auf diese Weise sind ganze Rohrleitungsbahnnetze möglich, die beliebig geändert und auch erweitert werden können. Pneumatische Förderanlagen sind dagegen wegen ihres hohen Energiebedarfes und der stationären Anordnung der Luftstromerzeuger auf wenig abweichende Parameter aus- und festgelegt.
Die Fahrzeuge können mit einem programmierbaren Chip (Transponder) ausgerüstet sein. Mit diesem werden Daten zur Ladung vorgegeben. Selbstständig wird damit von einem Fahrzeug eine Ladung an einer bestimmten Adresse abgeholt und an einer anderen abgegeben. Vor jeder Weiche wird der Chip gelesen, die Stellung der Weiche überprüft und – wenn erforderlich – umgestellt.

Stand der Entwicklung

Für das neue System wurde eine Modell- Förderanlage mit einer Nennweite DN100 und einer Schienenlänge von insgesamt 5 m als geschlossener Kreislauf errichtet. Der einfache Aufbau hatte den Zweck, insbesondere die Funktion der Schienenfahrzeuge für die verschiedenen Anforderungen zu testen. Die gewonnenen Erkenntnisse können nun genutzt werden, um mit Partnern eine Pilotanlage in der Industrie zu planen.

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Heftausgabe: Juni 2011
Günther Osang, Geschäftsführer Diggo Ingenieurbüro für Fördertechnik

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Günther Osang, Geschäftsführer Diggo Ingenieurbüro für Fördertechnik
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