Rohrweichen und Zellenradschleusen im pneumatischen Materialfluss

Neben den räumlichen Vorteilen kann die pneumatische Förderung außerdem mit einem geringeren Wartungsaufwand, hoher Arbeitsproduktivität, voller Automatisierbarkeit sowie umwelt- und produktschonender Förderung punkten. Da es sich um ein geschlossenes System handelt, ist in der Regel auch ein staubfreier Betrieb sichergestellt. Nachteile gegenüber der mechanischen Förderung sind wiederum der vergleichsweise hohe Energiebedarf – abhängig von der Art, wie pneumatisch gefördert wird.
Man unterscheidet grundsätzlich, beginnend mit der energieintensivsten Methode, die Flugförderung, Dichtstromförderung und Pfropfenförderung. Da auch der Einfluss der Materialeigenschaften auf den Energieverbrauch nicht zu unterschätzen ist, gilt es zu klären, ob die Pfropfenförderung nicht bereits zufriedenstellende Ergebnisse erzielen kann oder ob man tatsächlich zu den beiden energieintensiveren Methoden greifen muss. Des Weiteren kann das Material in den Förderleitungen entweder angesaugt oder durchgeblasen werden – auch dies hat Einfluss auf den Energieaufwand. Über den problemlosen Betrieb einer pneumatischen Anlage entscheiden Planung, Konstruktion und die verwendeten Komponenten. Wesentliche Bestandteile sind dabei vor allem Einschleusorgane und Rohrweichen.

Beim Einschleusen von Material in ein pneumatisches System mit Flugförderung haben sich Zellenradschleusen bewährt, aber auch Schneckenpumpen, Sendegefäße und Injektoren haben ihre Daseinsberechtigung. Zelllenradschleusen zeichnen sich durch eine hohe Robustheit aus und verbrauchen im Vergleich zu Schneckenpumpen weniger Energie. In den verschiedenen Ausstattungsvarianten eignen sie sich sowohl für staubendes, anbackendes und abrasives Fördergut, wobei man bei Letzterem auch gerne zu Injektoren greift. Bei diesen fällt das einzuschleusende Material in einen Schuh und wird von dort weitertransportiert. Welche Ausführung der Zellenradschleuse nun die richtige ist, gilt es über die Untersuchung der zu transportierenden Schüttgüter herauszufinden. Folgende Checkliste gibt einen ersten Überblick, welche Einflussgrößen bei der Auswahl zu beachten sind:

• Temperaturbereich: Heiße Schüttgüter können sensible Teile wie Dichtungen, Lager oder Motor beschädigen. Viton-Dichtungen, außenliegende Lager und ein Kettentrieb für den Rotor schützen die Zellenradschleuse effektiv vor höheren Temperaturen.
• Abrasivität: Je abrasiver ein Produkt, desto widerstandsfähiger muss die Oberfläche der Zellenradschleuse gestaltet sein. Während es bei einigen Produkten ausreichend ist, die Schleuse langsamer laufen zu lassen, verlangen hochabrasive Schüttgüter nach einer verchromten Oberfläche oder einer Wolframkarbidbeschichtung.
• Korngröße: Bei größeren Körnungen schützen ein heruntergeregelter Rotor, Granulateinsätze oder Schleißleisten das Gehäuse vor Beschädigungen.
• Anbacken: Viele Produkte, vor allem in der Lebensmittelproduktion, sind stark anbackend und sorgen dafür, dass sich die Taschen zusetzen und sich das Taschenvolumen sukzessive reduziert. Durch den Einsatz von Keilen in Taschenecken und/oder geeignete Beschichtungslösungen aus Teflon oder PU wird das Zusetzen der Taschen reduziert.
• Fließfähigkeit: Schwer fließende Schüttgüter benötigen in der Regel größere Zellenradschleusen, um gut ausgetragen bzw. dosiert werden zu können. In vielen Fällen kann aber auch eine reduzierte Geschwindigkeit den Prozess verbessern.
• Explosionsgefahr: Viele bei der Förderung von Schüttgütern entstehende Stäube steigern die Explosionsgefahr. Achten Sie deshalb bei der Auslegung der Zellenradschleuse darauf, dass sie, wie auch alle anderen Anlagenkomponenten in der Ex-Zone, eine entsprechende Zertifizierung besitzen.

Ist das Material über die Zellenradschleuse im System eingeschleust, muss es in die richtigen Bahnen zum jeweiligen Bestimmungsort gelenkt werden. Das können Empfangsbehälter wie Silos oder Befüllstationen oder Anlagenteile für die Weiterverarbeitung wie Mischsysteme sein. Rohrweichen sind dabei ein unerlässliches Hilfsmittel, wenn die Anzahl an Rohrleitungen so gering wie möglich gehalten oder aus produktionstechnischen Gründen abwechselnd verschiedene Rohrleitungen bedient werden sollen. Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn relativ kontinuierlich in Empfangsbehälter gefördert und dieser gewechselt wird, wenn er einen bestimmten Füllstand erreicht. Aber auch für Wartungen und Probeentnahmen ist es sinnvoll, den Produktfluss temporär umzuleiten.
Da die Anforderungen an die Rohrweiche je nach Art des Fördergutes, Förderleitungsdurchmesser, Druckbedarf, Antriebsart usw. sehr unterschiedlich sein können, bietet der Hersteller WAM Grundvarianten an, die sich um Ausstattungsoptionen erweitern lassen.

Wie bei den Zellenradschleusen sollte man genau überlegen, welche Anforderungen die Rohrweiche erfüllen muss, um unnötig teure Lösungen zu vermeiden. Die Kriterien der Checkliste für Zellenradschleusen lassen sich dabei auch für die Auswahl der richtigen Rohrweiche heranziehen.
Für Anwendungen mit nicht abrasiven Produkten wurde die VAS entwickelt – eine kompakte, preisgünstige Rohrweiche für Drücke von -0,5 bis 1 bar und Rohrleitungsdurchmesser von 50 bis 200 mm. Mit ihrem Ausfallwinkel von 30° kommt sie vor allem in Mühlen und bei der Verarbeitung von Mehlen zum Einsatz.
In Anlagen mit Druckförderung und höheren Drücken kommen zum Fördern von staubenden Pulvern, Pellets oder Granulaten die VAB oder VAD zum Einsatz. Ihre leichten, aber dennoch robusten Gehäuse aus einer Aluminiumgusslegierung besitzen glatte Innenflächen und keine Toträume. Die nickelbeschichteten Ausführungen sind beständiger gegen Korrosion und ermöglichen das Fördern von leicht abrasiven Produkten. Während die VAD in drei Größen (50, 80, 100 mm) erhältlich ist, gibt es die VAB für sieben Rohrdurchmesser von 50 bis 200 mm. Durch die Verfügbarkeit sowohl für die hauseigenen Torex-Flansche als auch DIN-Flansche lässt sich Letztere auch leicht in bestehende Anlagen einbauen. Als Antrieb stehen elektrische, pneumatische und manuelle Antriebe zur Verfügung, bei der VAB können jeweils zwei unterschiedlich leistungsstarke elektrische und pneumatische Varianten verwendet werden.

Sozusagen die Oberklasse der Rohrweichen bildet die VAR, eine Trommelrohrweiche mit drehbarer Innentrommel, die je nach Positionierung eine der beiden Auslaufleitungen verschließt. Die Drehung der Innentrommel erfolgt über einen elektropneumatischen Antrieb. Einsetzbar ist die Weiche sowohl bei Druck- als auch Saugförderung und Betriebsinnendrücken bis 3,5 bzw. -0,5 bar. Die sichere Abdichtung nach innen wird durch aufblasbare Dichtungen sichergestellt. Dabei sorgt die Umlenksteuerung für eine reibungslose Abfolge der Trommelrotation und das Aufblasen der Dichtungen. Sie erkennt die unterschiedlichen Betriebsphasen und signalisiert eventuelle Fehlfunktionen. Da sie neben einer Wolframkarbid-Beschichtung auch in einer Edelstahlversion erhältlich ist, kann sie auch bei hochabrasiven und korrosiven Produkten wie Quarzsand zum Einsatz kommen.
Um die Standzeiten von Rohrweichen nicht unnötig zu reduzieren, muss der Produktfluss vor dem Umschalten auf eine andere Leitung unterbrochen werden. Damit vermeidet man, dass Material in das Innere der Mechanik eindringt und diese beschädigt. Alle Rohrweichen sind für Betriebstemperaturen von -20 bis 80 °C ausgelegt und in einer Atex-Ausführung erhältlich. Mit dieser Vielzahl an Komponenten und Ausstattungsvarianten kann die pneumatische die mechanische Förderung in den Bereichen ergänzen oder ersetzen, in denen diese an ihre Grenzen stößt.