Uneingeschränkte Nutzung

Atex-gerechter Pulvertransport

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10.09.2014 Eine praktische Anwendung für Vakuum in den Prozessindustrien ist der Transport von Pulvern und Schüttgütern. Zu den Aufgaben zählt der entmischungsfreie Transfer von Stäuben, Granulaten, Pellets und Flakes bis hin zu empfindlichen Tabletten und Kapseln. Damit diese Feststoffe auch unter kritischen Bedingungen sicher gefördert werden können, wurde ein besonderes Verfahren entwickelt.

Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Zum staubfreien Pulver- und Feststofftransfer haben sich Vakuumförderer auch für schwierige Schüttgüter in den letzten Jahren besonders bewährt. Durch den Unterdrucktransport und den Einsatz von speziellen Filtern eignen sie sich sogar für den Transport von toxischen Stäuben.
  • Vakuumförderer helfen dabei, das Arbeiten an offenen Gebinden auf ein Minimum zu reduzieren.
  • Diese zündquellenfreien Anlagen sind darüber hinaus bereits seit Oktober 2002 nach Atex zertifiziert und somit die ersten, die diese Anforderungen für alle relevanten Ex-Bereiche erfüllen.

Dieses eignet sich speziell zum aktiven Beschicken von Reaktoren, Mischern und Rührkesseln mit Pulvern. Gleichzeitig wurde auch für diese Vakuumförderer eine Baumusterprüfbescheinigung erstellt und ein Atex-Zertifikat erteilt. Diese und weitere Entwicklungen erlauben eine uneingeschränkte Nutzung des pneumatischen Feststofftransportes mit Vakuum auch im Ex-
Bereich.

Das Problem
Die Analyse des innerbetrieblichen Materialtransfers setzt eine detaillierte Kenntnis der eigentlichen, zur Qualität des Endproduktes beitragenden Produktionsschritte voraus. Bei genauem Betrachten finden sich heute im Schüttgutsektor immer noch zahllose Umfüll- und Zwischenschritte. Diese können sich zum einen negativ auf die Qualität des Endproduktes auswirken, und zum anderen sorgen sie für erschwerte Arbeitsbedingungen bei erhöhter Unfallgefahr. Zudem findet diese Handhabung häufig an offenen Gebinden statt, so dass zum Beispiel feinpulverige Sackware einfach in Behälter geschüttet wird; dementsprechend ist die belastende Staubentwicklung. Aktuell sieht auch die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin „Anlass zur Besorgnis“, da selbst Stoffe ohne spezifische Giftigkeit wie Kohle oder Toner bei entsprechender Konzentration kanzerogenes Potenzial zeigen.
Fast alle feinen, gesundheitsschädlichen Stäube haben zudem explosionsfähige Eigenschaften. Zusätzlich zum direkten Arbeitsschutz muss folglich insbesondere der Explosionsschutz und die vom Betreiber vorzunehmende Zoneneinteilung beachtet werden. Dabei steht der präventive Explosionsschutz und damit das Vermeiden von zündfähigen Staub/Luft- oder Gas/Luft-Gemischen an erster Stelle. Als zweite Maßnahme folgt, wenn die erste nicht ausgeschlossen werden kann, das Vermeiden potenzieller Zündquellen. Besonders zündwillig verhalten sich die sogenannten hybriden Gemische, d. h. zündfähige Mischungen aus Staub, Gas und Luft. Gerade diese Konstellation ergibt sich häufig in der chemischen und pharmazeutischen Industrie.
Oberstes Ziel muss es daher sein, zunächst alle unnötigen Materialbewegungen zu eliminieren, um dann im zweiten Schritt den noch verbleibenden, zwingend erforderlichen Transport zu optimieren.

Problemlöser Vakuumförderer
Zum staubfreien Pulver- und Feststofftransfer haben sich Vakuumförderer auch für schwierige Schüttgüter in den letzten Jahren besonders bewährt. Durch den Unterdrucktransport und durch den Einsatz von speziellen Filtern eignen sie sich sogar für den Transport von toxischen Stäuben. Vakuumförderer helfen dabei, das Arbeiten an offenen Gebinden auf ein Minimum reduzieren zu können. Entweder wird direkt mit Sauglanzen aus Fässern oder Säcken gesaugt, oder das Schüttgut wird mittels einer Sack-Entleerstation oder einer ig-bag-Entleerstation in das Fördersystem aufgegeben. Dies kann bis hin zur völlig geschlossenen Glove-Box (Containment) mit unterhalb angeordnetem Aufgabetrichter erweitert werden. Nur Vakuumförderer ermöglichen einen derart flexiblen Einsatz.
Nach der Materialaufgabe erfolgt der Transport über das Vakuum durch eine geschlossene Rohrleitung oder einen flexiblen Schlauch. Anders als bei der pneumatischen Druckförderung ist hier ein Austritt des Pulvers aus der Förderleitung aufgrund des Vakuums nicht möglich. Am Ende der Förderleitung über der zu beschickenden Anlage befindet sich der eigentliche Vakuumförderer. Nach der Chargierung des Pulvers wird dieses in der Regel drucklos per Schwerkraft nach unten entleert. In Anlehnung an die vielseitigen Absaug- und Aufgabemöglichkeiten erlaubt die spezielle, modulartige Konstruktion von Vakuumförderern ebenso das Beschicken von allen möglichen in der Produktion vorkommenden Einheiten. Das können beispielsweise Mischer, Siebe, Abfüllanlagen, Silos, Tablettenpressen oder Verpackungsmaschinen sein. Diese Prozessanlagen befinden sich häufig in explosionsgefährdeten Bereichen. Zum Beschicken werden pneumatisch arbeitende Vakuumförderer eingesetzt. Diese zündquellenfreien Anlagen sind zudem bereits seit Oktober 2002 nach Atex zertifiziert und somit die ersten, die diese Anforderungen für alle relevanten Ex-Bereiche erfüllen.

Vom Vakuumförderer zum Inertförderer
Es gibt aber auch Anwendungen, in denen Standard-Vakuumförderer nicht so einfach eingesetzt werden dürfen. Beispielsweise müssen in der Klebstoff- und Lackindustrie Harze und Pigmente in Reaktoren oder Rührkessel eingebracht werden. Häufig werden in diese Behälter brennbare Lösemittel vorgelegt, so dass in dem darüber befindlichen Gasraum mit einem zündfähigen Gas-/Luftgemisch zu rechnen ist. Das heißt, dieser Innenraum ist definitionsgemäß Zone 0 oder 1. In diesen Raum wird jetzt der staubförmige Feststoff aufgegeben, so dass mit einem kritischen hybriden Gemisch – Staub- und Gas-Ex – gerechnet werden muss.
Folglich muss das Feststoff-Eintragssystem eine ex-sichere Lösung darstellen. Für diese und ähnliche Fälle ist eine neue Generation von Inex-Vakuumförderern entwickelt worden. Zusätzlich zu dem wie gewohnt zündquellenfreien Aufbau durch Einsatz der pneumatischen Multijector-Technik sind diese Vakuumförderer mit einem speziellen Inertisierungsmodul versehen. Das System erlaubt in Verbindung mit der Schleusentechnik den Pulvereintrag auch in kritische Gas-Ex-Zonen. Parallel zur Neuentwicklung wurden diese Inertförderer nach Atex zertifiziert. Da die bestimmungsgemäße Verwendung von Vakuumförderern der Pulvertransfer ist und bei jedem Transportvorgang Ladungstrennungen und damit potenziell elektrostatische Aufladungen auftreten, ist ein Atex-Zertifikat erforderlich. Um diese Baumusterprüfbescheinigung für Vakuumförderer zu erlangen, ist es wichtig, dass eine spezielle Bauart von Vakuumpumpen verwendet wird.

Vakuumerzeugung – rein pneumatisch
Der pneumatische Feststofftransport mit Vakuum erfordert den zur Materialbewegung notwendigen Saug-
Volumenstrom und gleichzeitig einen zur Überwindung der systeminternen Widerstände ausreichend hohen Unterdruck. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen empfehlen Sicherheitsinstitute Multijector-Vakuumpumpen. Diese verzichten vollständig auf elektrische Bauteile. Bei diesen kinetischen Pumpen wird das Vakuum über einen Gasstrahl – in der Regel komprimierte Luft – erzeugt, so dass kein elektrischer Anschluss nötig ist. Die Expansionskälte des Treibgasstrahls in dem mehrstufigen, energiesparenden Düsensystem sorgt auch bei hohen Unterdrücken und geringen Saugluftmengen (Pfropfenförderung) für eine Selbstkühlung des Aggregats. Weiterhin kommen Multijectoren ohne drehende Teile, Lager, Reibung und Schmierung aus. Heiße Oberflächen als Zündquelle für explosionsfähige Gemische scheiden also aus. Darüber hinaus ist eine nach dem Multijector-Prinzip konstruierte Pumpe auch noch wartungsfrei.
Bei Vakuumförderern für den Ex-Bereich erfolgt die Verknüpfung der druckluftbetriebenen Vakuumpumpe mit den restlichen zur Förderung nötigen Baugruppen ebenfalls rein pneumatisch. Steuerungs- und Funktionsunterstützungen wie beispielsweise Entleerklappenbetätigung, Filterabreinigung, Fluidisierungshilfen, Saug-/Entleerzeitfunktionen usw. werden vom Druckluftnetz gespeist. Folglich kann bei Multijector-Vakuumfördersystemen der Förderer selbst keine Zündquelle darstellen, da sich im System weder elektrische noch wärmegenerierende Bauteile befinden. Da durch die gasstrahlbetriebene, mehrstufige Vakuumpumpe nur Luft strömt (keine Produktberührung), treten am Vakuumerzeuger selbst auch keine elektrostatischen Aufladungen auf. Die Bereiche Produktabsaugung, Förderleitung, Abscheidebehälter mit Filter und Produktaustrag müssen hinsichtlich der Elektrostatik weiter betrachtet werden.

Leitfähiges Modulkonzept
Bei der Konstruktion spezieller Abscheidebehälter für Vakuumförderer in Edelstahl-Modulbauweise wird insbesondere auf eine durchgehende elektrische Leitfähigkeit geachtet. Nahezu unendliche Kombinationsmöglichkeiten zur optimalen Lösung der fördertechnischen Aufgabenstellung stellen bei Erdung somit auch für den Ex-Bereich eine sichere Variante dar. Alle Module werden bei der Montage so miteinander verbunden, dass nur ein zentraler Erdungsanschluss benötigt wird. Gegenüber einem „starren“ Behälterkonzept bestehen darüber hinaus die Vorteile des geringen Gewichts, der einfachen Zerlegbarkeit und Reinigung sowie der größeren Flexibilität. So können zum Beispiel standardisierte Schleusen zum sicheren Einbringen des Fördergutes in Reaktoren einfach adaptiert werden.
Die Filteraufnahme ist ebenfalls elektrisch leitfähig in den Abscheidebehälter integriert. Das Baukastenprinzip ermöglicht den Einsatz der unterschiedlichsten Filterwerkstoffe und Bauformen, inklusive elektrisch ableitfähiger Materialien.
Als Werkstoff für die Förderleitung kommt entweder Edelstahl oder ein elektrisch ableitfähiger, vakuumfester Saugschlauch zum Einsatz. Beim Einsatz von Schläuchen mit Drahtspirale muss diese an beiden Enden geerdet werden.

Mehr über Vakuumförderung lesen sie hier

Powtech 2014 Halle 5 – 157

Heftausgabe: Juli 2014
Thomas Ramme,  Verkaufsleiter  Volkmann

Über den Autor

Thomas Ramme, Verkaufsleiter Volkmann
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