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Pneumatische Fördereinrichtungen sind in der Schüttguttechnik sehr beliebt: Sie lassen sich einfach aufbauen, haben wenig bewegte Teile und sind dadurch wartungsarm und anpassungsfähig. Die Feststoffe werden auch über größere Entfernungen mit Luft oder Inertgas kontinuierlich durch Rohre transportiert. Prinzipiell unterscheidet man Druck- und Saugförderung.

Bei Druckfördereinrichtungen wird der Feststoff an der Stelle des höchsten Drucks über Zellenradschleusen oder einen speziellen Injektor (Venturi-Prinzip) in die Leitung eingespeist. Zur Saugförderung werden speziell geformte Saugdüsen oder Sauglanzen verwendet. Am Ende der Förderleitung werden Förderluft und Schüttgut in der Regel in einem Zyklon getrennt und die Luft anschließend noch durch einen Staubfilter geleitet.
Um die Luftströmung zu erzeugen, werden je nach Druckbereich Ventilatoren, Drehkolbengebläse oder Schrauben- bzw. Kolbenverdichter eingesetzt. Häufigster Anwendungsfall ist die Mitteldruckförderung bei Druckdifferenzen zwischen 0,2 und 1 bar, bei der Beladungen zwischen 5 und 20 kg Feststoff je kg Förderluft möglich sind und bei der die Luftströmung eine Geschwindigkeit von 15 bis 40 m/s erreicht. Sowohl im Druck- als auch im Saugbetrieb werden dazu Drehkolbengebläse eingesetzt.
Die Feststoffbeladung hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf das Betriebsverhalten der Anlage: Je niedriger die Beladung, desto weniger neigt die Rohrleitung zum Verstopfen. Auf der anderen Seite erfordert eine niedrige Beladung (Flugförderung) hohe Strömungsgeschwindigkeiten und entsprechend viel Energie. Dazu kommt, dass bei der Flugförderung die größten Kräfte auf die Schüttgutpartikel einwirken, wodurch Abrieb und meist unerwünschte Feinanteile entstehen.
Reicht die Energie des Luftstroms nicht mehr aus, um den Feststoff in Schwebe zu halten, kommt es zur Strähnenförderung. Sinkt die Strömungsgeschwindigkeit noch weiter ab bzw. steigt die Beladung weiter, bilden sich in der Rohrleitung Ablagerungen, die sich wie Sanddünen in der Wüste fortbewegen (Dünen- oder Ballenförderung). Wird der Rohrquerschnitt schließlich komplett ausgefüllt, bilden sich Pfropfen (Pfropfenförderung), bei Fördergut mit starker Wandreibung kann die Rohrleitung verstopfen.

Trend zur Dichtstromförderung

Obwohl die Flugförderung, die auch Dünnstromförderung genannt wird, in der Praxis am häufigsten geplant und projektiert wird, geht der Trend mehr und mehr zur Dichtstromförderung, von der bereits ab der Strähnenbildung gesprochen wird. Denn: Die Stabilität und Betriebssicherheit der Flugförderung hat ihren Preis: Dieser ist mit Abrieb, Anlagenverschleiß und Energieeinsatz zu bezahlen. Dazu kommt, dass bei kleineren Luftströmen auch eine kleinere Trennleistung (Zyklon und Entstaubungsfilter) am Ende der Leitung installiert werden kann. Um eine pneumatische Förderanlage auszulegen, ist es hilfreich, die Gebläse- bzw. Kompressorkennlinie in das Zustandsdiagramm der pneumatischen Förderung zu projizieren (Bild S. 15).

Generell sollten harte und abriebempfindliche Schüttgüter eher bei niedrigen Gasgeschwindigkeiten, also im Dichtstrom, gefördert werden. Gegenüber der Druckförderung, mit der Schüttgüter auch über hohe Distanzen transportiert werden können, beschränkt sich die Saugförderung auf vergleichsweise kurze Distanzen bis ca. 100 m. Bei welcher Luftgeschwindigkeit gefördert wird, hängt ebenfalls von den Eigenschaften des Feststoffs sowie der Stabilität der Betriebsweise ab: Sie sollte einerseits möglichst niedrig sein, da der Druckverlust im Quadrat und der Abrieb in der dritten bzw. vierten Potenz mit der Geschwindigkeit ansteigt. Außerdem sind die Investitionskosten für Anlagen mit kleiner Luftgeschwindigkeit niedriger, da sowohl Rohrleitungen als auch Lufterzeuger kleiner sind.

Lärmschutz gewinnt bei Gebläsen an Bedeutung

Als zentrales Element pneumatischer Förderanlagen kommt der Auswahl des Verdichters eine besondere Bedeutung zu. Gerade im Mitteldruckbereich haben sich Drehkolbengebläse sowohl für die Druckförderung als auch im Saugbetrieb seit langem bewährt. Die jüngsten Entwicklungen gingen hier zu Konstruktionen, mit denen die gestiegenen Anforderungen in puncto Lärmemission und des Explosionsschutzes erfüllt werden. Im Mai 2006 stellte die Aerzener Maschinenfabrik ihre Gebläseserie Delta Blower Generation 5 vor, mit denen der Schallpegel gegenüber den Vorgängermodellen um sechs bis acht dB(A) gesenkt werden konnte. Denn mit Inkrafttreten der Neufassung der TA-Lärm wurde der maximal zulässige Schallpegel auf 80 dB(A) gesenkt. Zur Powtech will der Hersteller nun auch die bislang im Programm klaffende Lücke der Maschinen in Nennweite DN 50 schließen und hat damit für Überdruckanwendungen Maschinen von DN 50 bis DN 200 für Ansaugvolumenströme bis 3600 m3/h der neuen Generation im Programm.

Eine weitere Neuheit sind die kompakten Delta Blower für den Saugbetrieb. Auch bei diesen Konstruktionen war der Lärmschutz ein wichtiges Thema. „Unser Ziel ist es, im Volumenstrombereich von 600 m³/h bis 1500 m³/h den Schalldruck von früher 80 bis 90 dB(A) auf 75 bis 80 dB(A) zu senken“, erklärt Ingo Kammeyer, Produktmanager Gebläse bei der Aerzener Maschinenfabrik. Dass die Dezibel-Skala logarithmisch aufgebaut ist und dementsprechend bereits wenige dB Geräuschminderung einen deutlichen Effekt auf die Lärmemission haben, wird in der Praxis häufig unterschätzt. „Die Spezifikationen fordern mehr und mehr erhebliche Reduzierungen der Geräuschwerte“, berichtet Kammeyer.
Um die Geräuschemissionen bei den Unterdruckaggregaten zu mindern, greift der Hersteller unter anderem zu einem besonderen konstruktiven Kniff: zum einen wurde ein Ausblas-Schalldämpfer integriertem, zum anderen wird die Ausblasluft durch die an der Unterseite des Gebläses angebrachten, und für die zum Gabelstapler-Transport vorgesehenen Zinken-Führungen nach hinten geleitet. Auf dieser Strecke wird der Schall zusätzlich gedämpft und die Wartung der Maschine kann von vorne erfolgen. Für den Fall, dass die Ausblastemperatur zu hoch sein sollte (diese kann in der Praxis auch bei 140 °C liegen) wird diese über Rohrleitungen nach außen geführt.
Um die geforderte Lärmreduzierung zu erreichen, ist auch auf der Saugseite ein Schalldämpfer angebracht. Ein weiteres für den Betrieb wichtiges Konstruktionselement ist das Ansaugventil. Ist die Förderleitung verstopft, schützt dieses das Gebläse vor Überlastung, indem es öffnet und somit Falschluft in die Maschine gesaugt wird. Weitere Merkmale der Sauggebläse, die ebenso wie die Überdruck-Baureihe in Größen von DN 50 bis DN 200 (3 m3/min bis 60 m3/min) als Generation 5-Design angeboten werden, sind der wartungsfreundliche Riemenantrieb, bei dem das Eigengewicht des Rotors durch eine Wippenkonstruktion für die richtige Riemenspannung sorgt. Darüber hinaus wird die einfache Bedienung und Wartung durch ein neues Ölsystem unterstützt, das eine Kontrolle des Ölstands bei laufender Maschine von außen ermöglicht. Notwendige Abschaltungen der Maschinen und damit Prozess- bzw. Produktionsunterbrechungen gehören so der Vergangenheit an.
Und noch eine weitere Gemeinsamkeit haben die Saug- und Druckgebläse: Beide Maschinen sind auf einem speziellen Grundträger untergebracht, der laut TÜV-Bescheinigung durch seine Zündquellenlöschung gleichzeitig als Funkensperre wirkt (siehe Kasten „Ex-Schutz“. Entscheidend dabei ist, dass die Schalldämpfung rein durch Luftumlenkungen realisiert wird. Auf Absorptionsmaterial, das einem Verschleiß unterliegt, wurde bewusst verzichtet. Damit werden Verunreinigungen im nachgeschalteten System vermieden – ein K.O.-Kriterium z. B. für die Lebensmittelpneumatik. Zudem wird die Schallhaube durch einen mechanischen Lüfter auf der Gebläsewelle belüftet, was Fremdenergien sowie elektrische Installationskosten spart. Dies ist auch im Ex-Bereich von Vorteil, da keine ex-geschützten Motoren für den Lüfter erforderlich sind. So können erhebliche Kosten eingespart werden.

Fazit: Für das pneumatische Fördern von Schüttgütern werden im Mitteldruckbereich sowohl zur Druck- als auch zur Saugförderung Drehkolbengebläse eingesetzt. Jüngste Entwicklungen gehen dahin, den Lärmpegel dieser Maschinen deutlich zu senken. Auf der Powtech wird die Aerzener Maschinenfabrik dafür neue Sauggebläse vorstellen.

„Die Spezifikationen fordern mehr und mehr erhebliche Reduzierungen der Geräuschwerte“
Ingo Kammeyer, Aerzener Maschinenfabrik

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