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Pneumatische Saug-Langsamförderung von Schüttgütern

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18.09.2008 Fortwährend werden neue Werkstoffe, Rohmaterialien und Zusatzstoffe entwickelt. Ein Beispiel sind glasfaserverstärkte Kunststoffe, die durch eine hohe Festigkeit oder eine hohe Elastizität Metalle ersetzen können. Hinsichtlich des Schüttgut-Handlings bzw. des -Transports haben diese Werkstoffe oft schwierige Eigenschaften, wie starke Abrasivität oder hohe Bruchempfindlichkeit und dies bei immer höheren Anforderungen an die Produktqualität. Hierauf reagierte ein Anlagenbauer mit der Entwicklung eines speziellen schonenden Förderverfahrens.

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Entscheider-Facts Für Anwender



  • Ein sehr produktschonendes Saug-Förderverfahren steht als Saug-Langsamförderung und als Saug-Takt-Langsamförderung zur Verfügung.
  • Dieses Verfahren nutzt einen hohen Unterdruck aus (bis 70% Vakuum) und fördert bei geringen Gas- bzw. Produktgeschwindigkeiten im Bereich der Pfropfenförderung (Geschwindigkeitsbereich zwischen 2 und 8m/s).
  • Die Saug-Förderung kann gänzlich ohne den Einsatz von Schleusen, also ohne den Einsatz von drehenden Teilen auskommen. Das kommt empfindlichen Schüttgütern zu Gute.
  • Die Saug-Langsamförderung wird dann eingesetzt, wenn Schüttgüter gefördert werden sollen, die eine natürliche Neigung zur Bildung stabiler Pfropfen haben.
  • Die Saug-Takt-Langsamförderung findet ihren Einsatz insbesondere bei Schüttgütern, die nicht zu stabiler Pfropfenbildung neigen.

Es handelt sich hierbei um ein Saug-Förderverfahren in zwei Ausführungen: die Saug-Langsamförderung – „Vacuschub“ und die Saug-Takt-Langsamförderung – „Vacutakt“. Dieses Förderverfahren nutzt einen hohen Unterdruck aus (bis 70% Vakuum) und fördert bei geringen Gas- bzw. Produktgeschwindigkeiten im Bereich der Pfropfenförderung (Geschwindigkeitsbereich zwischen 2 und 8m/s). Die übliche Anwendung liegt bei Leistungen von 1bis 10t/h und bei Förderstrecken zwischen 20 und 50m. Es können aber auch Förderleistungen bis zu 30t/h und je nach Leistung Förderlängen bis zu 150m bewältigt werden. Die Saug-Langsamförderung kann in vielen Bereichen wie zum Beispiel als Abförderung nach kontinuierlich arbeitenden Prozessen oder zur Big-bag-, Container- oder Bahntankwagen-Entladung sowie zur Maschinenbeschickung eingesetzt werden. Darüber hinaus ist sie anpassungsfähig an fast alle Schüttgüter und sehr flexibel hinsichtlich der Förderleistung und das bei einer hohen Betriebssicherheit.

Herkömmliche Verfahrenbeanspruchen sehr stark

Bei herkömmlichen Saug-Förderverfahren im Flug- oder Strähnenförderbereich wird in einem Geschwindigkeitsbereich zwischen 15 und 30m/s gefördert. Die Beanspruchung für das Schüttgut und die Anlagenteile ist bei diesen Geschwindigkeiten sehr hoch. Je nach Eigenschaften und Empfindlichkeit gibt es Schüttgüter, wie beispielsweise Glasfasern, die bei diesen Geschwindigkeiten mit Produktzerstörung und bzw. oder mit Beschädigung der Förderanlage reagieren und daher nicht mit Flugförderung gefördert werden können. Bei der Langsamförderung ist die Gasgeschwindigkeit geringer als die Sinkgeschwindigkeit des Schüttguts. Einzelpartikel kommen somit nicht in Bewegung, und es bildet sich eine ruhende Strähne am Boden der Rohrleitung. Darüber formiert sich ein „Pfropfen“, der den Querschnitt der Rohrleitung abschließt. Längs des Pfropfens entsteht ein Druckgefälle, so dass er sich in Richtung des geringeren Druckes mit niedriger Geschwindigkeit durch die Leitung bewegt. Das Schüttgut wird dabei sehr schonend transportiert.

Vergleicht man das neue Saug-Förderverfahren mit einer Pfropfenförderung im Druckbetrieb, so zeigen sich auch hier einige Vorteile. Durch die Einsparung eines kostspieligen Verdichters, einer gedichteten Schleuse und einer Luftmengenregelung ist das neue Förderverfahren wesentlich wirtschaftlicher. Ein weiterer Vorteil ist die geringere Bauhöhe am Produkteintrag, da hier keine Schleusenstation benötigt wird. Dies ist insbesondere bei der Abförderung nach Prozessen, zum Beispiel nach der Granulierung, wichtig. Die Saug-Förderung kann gänzlich ohne den Einsatz von Schleusen, also ohne den Einsatz von drehenden Teilen auskommen. Das kommt empfindlichen Schüttgütern zu Gute. Überdies können durch die freie Ansaugung an der Produktaufgabestelle auch schwierig zu dosierende Schüttgüter einfach in das Fördersystem eingetragen werden.
Das Förderverfahren zeichnet sich durch eine hohe Funktionssicherheit aus. Durch das freie Ansaugen des Produktes ohne Aufgabeschleuse kann die Förderleitung nicht überladen werden. Das bedeutet, das Fördersystem holt sich nur soviel Schüttgut, wie es fördern kann. Ein Verstopfen der Förderleitung ist nicht möglich.

Unterschied liegt in der Artder Luftansaugung

Die Saug-Langsamförderung wird dann eingesetzt, wenn Schüttgüter gefördert werden sollen, die eine natürliche Neigung zur Bildung stabiler Pfropfen haben. In Bild1 ist ein typisches Fließbild der Saug-Langsamförderung dargestellt. Am Ende der Förderung befindet sich eine Vakuumpumpe, die Förderluft kontinuierlich durch die Förderleitung saugt. Durch ein Ventil am Förderanfang wird die Förderluft „aufgeteilt“. Dabei wird – je nach Stellung des Ventils – anteilsmäßig mehr oder weniger Luft direkt aus der Umgebung angesaugt. Der Großteil der Luft geht durch den Produkt-Aufgabebehälter, so dass Produkt angesaugt wird. Durch diese „Luftaufteilung“ kann das Beladen der Förderung eingestellt und variiert werden. Am Ende der Förderleitung dient ein unterdruckfester Saug-Förderbehälter zur Abscheidung des Produktes und zur Reinigung der Förderluft durch einen Filter.

Die Saug-Takt-Langsamförderung findet ihren Einsatz insbesondere bei Schüttgütern, die nicht zu stabiler Pfropfenbildung neigen. Ein Beispiel hierfür sind nadelförmige Schnittglasfasern. Aber auch bei Standard-Granulaten kann die Saug-Takt-Langsamförderung angewendet werden, wenn auf eine hohe Flexibilität in Druck und Leistung Wert gelegt wird. Der Unterschied zur Saug-Langsamförderung liegt lediglich in der Art der Luftansaugung am Anfang der Förderleitung. Anstelle des Ventils zur Luftaufteilung kommt ein getaktetes Ventil zum Einsatz. Entsprechend der Taktzeiten wird die Förderluft entweder durch den Produkt-Aufgabebehälter oder aus der Umgebung angesaugt. Wird bei geschlossenem Taktventil die Förderluft durch den Aufgabebehälter geleitet, so wird Produkt angesaugt. Öffnet das Taktventil, so wird an der Stelle des Ventils Luft aus der Umgebung angesaugt. Auf diese Weise werden Pfropfen erzwungen, die dann – ebenso wie bei der natürlichen Pfropfenbildung – bei geringen Fördergeschwindigkeiten durch die Anlage bewegt werden. Die Taktintervalle sind rein zeitabhängig und werden bei der Inbetriebnahme auf die jeweiligen Erfordernisse angepasst. Die Taktung erlaubt eine gezielte Einstellung des Füllgrades, so dass auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Pfropfens beeinflusst werden kann.
In Bild2 ist ein für die Saug-Takt-Langsamförderung typischer Messschrieb dargestellt. Entlang der Förderstrecke von 38m Länge wurde der Druckverlauf mit insgesamt vier Druckaufnehmern registriert. Jede Druckspitze zeigt einen „vorbeilaufenden“ Pfropfen. Die Pfropfenfrequenz entspricht der Taktung des Taktventils. Ein weiterer Druckaufnehmer nach der Produktabscheidung zeigt einen sehr ruhigen und gleichmäßigen Druckverlauf am Ende der Förderleitung.

Abgestimmt auf den Prozess

Wie bei der Druckförderung muss bei der Saug-Langsamförderung zunächst der zur Leistung passende Rohrleitungsquerschnitt bestimmt werden. Dadurch wird eine Leistungsbandbreite festgelegt, die dann durch Variation der Luftmenge bzw. der Fördergeschwindigkeit ausgenutzt werden kann. Aufgrund der begrenzten Druckdifferenz im Vakuum nimmt die maximal mögliche Leistung mit Zunahme der Förderentfernung ab. Eine detaillierte Kenntnis der Saug-Förderverfahren ist daher für die Auslegung und die Anpassung an die geforderte Leistung unbedingt notwendig. In Bild3 ist der schematische Zusammenhang zwischen der Leitungslänge und der Leistung dargestellt.

Das Saug-Förderverfahren kann vielseitig eingesetzt werden. Von der Big-bag-Entleerung bis zur Prozessabförderung ist vieles möglich. Umso wichtiger ist ein flexibler, modularer Aufbau zur optimalen Anpassung auf den Produktionsprozess. Eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schüttguteinspeisung ist möglich. Steht genügend Bauhöhe zur Verfügung, so kann ein Vorlagebehälter zum Einsatz kommen. In diesem Falle kann die Förderung „aus dem Vollen“ schöpfen. Somit kann eine optimal schonende Förderung eingestellt werden. Steht an der Aufgabestelle nur eine geringe Bauhöhe zur Verfügung, so kann die Produkteinspeisung auch nur über einen „Aufgabetrichter“ ausgeführt werden. Die Förderung wird dann so eingestellt, dass die maximal zu erwartende Leistung sicher abgefördert werden kann. Dadurch kann auch eine gewisse Leistungsschwankung in der Zuführung bewältigt werden.
Steht dem Einsatz von drehenden Teilen in der Förderanlage nichts entgegen, so kann das Schüttgut aus dem Saug-Förderbehälter mit einer Schleuse ausgetragen werden. Die Förderung läuft somit kontinuierlich. Soll auf eine Schleuse verzichtet werden, so tritt anstelle der Schleuse ein Schieber. Durch den Entleerungsvorgang des Saug-Förderbehälters resultiert eine diskontinuierliche Förderung. Bild4 zeigt das Fließbild eines solchen Aufbaus. Wird der Füllstand im Saugbehälter erreicht, so öffnet ein Entlastungsventil vor der Vakuumpumpe. Die Luft wird somit während der Entleerung „umgeleitet“.

Der Einsatz der Saug-Langsamförderung ist jedoch nicht nur auf die Kunststoffindustrie beschränkt. Auch in anderen Industriezweigen können empfindliche Schüttgüter im Prozess über weitere Strecken transportiert werden und das bei einer hohen Anforderung an die Produktqualität.

Heftausgabe: September 2008

Über den Autor

Nicole Konrad , Entwicklungsingenieurin, Coperion Waeschle
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