Ein technischer Leitfaden für Anlagen- und Verfahrensingenieure sowie Betriebsleiter
Was dieser Artikel behandelt
Dieser Artikel erklärt, warum Becherwerke und Becherwerke, die für grobe, frei fließende Materialien zuverlässig sind, bei der Förderung von feine Pulver und industriellen Pulvern in modernen Verarbeitungsanlagen. Er befasst sich mit den wichtigsten Fehlerpunkten von Becherwerken beim Einsatz mit Schüttgütern. Anschließend wird die Leistung von Becherwerken direkt mit der von aeromechanischen Förderanlagen verglichen, und zwar in Bezug auf die Kriterien, die bei der Handhabung von Industriepulver am wichtigsten sind. Außerdem werden die Anwendungen und Bedingungen beschrieben, bei denen ein Wechsel zu einer speziell angefertigten Alternative niedrigere Gesamtbetriebskosten mit sich bringt.
Das Problem mit Becherwerken und Schüttgütern
Becherförderer haben sich ihren Platz in der Schüttgutförderung verdient. Für grobe, dichte, frei fließende Materialien wie Getreide, Zuschlagstoffe und Düngemittelpellets sind sie zuverlässig und kostengünstig. Aber die Pulver, die durch moderne Industrieanlagen fließen, sind zunehmend anders: feiner, kohäsiver, gefährlicher und wertvoller. Die Konstruktion von Becherwerken beruht auf dem Prinzip der Schöpfung und des Zentrifugalabwurfs und hat mit diesen Arten von industriellen Pulvern eher Schwierigkeiten.
Für Anlagen- und Prozessingenieure, die Fördersysteme spezifizieren oder überprüfen, untersucht dieser Artikel, wo Becherförderer bei industriellen Pulvern versagen, warum diese Defizite in der Praxis von Bedeutung sind und was eine speziell angefertigte Alternative bietet.
Der Begriff ‘Schüttgut’ umfasst eine breite Palette von Materialien mit sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Handhabung. In der Industrie sind dies unter anderem:
- Ruß
- Titandioxid
- Kieselerde und Kaolin
- Zement und Flugasche
- Metallpulver für die Batterieherstellung
- Lithiumcarbonat
- Kobaltoxid
- Graphit
- Kunststoffharze und Polymerverbindungen
- Katalysator-Pulver
- chemische Zwischenprodukte.
Diese Materialien werden alle in großem Maßstab gehandhabt, oft unter behördlicher Kontrolle, und haben eine begrenzte Toleranz für Produktverluste, Verunreinigungen oder Emissionen. Bandförderer sind selten die erste Wahl für die industrielle Förderung von Pulver, aber andere Fördersysteme sind besser geeignet und werden häufiger in der Schüttgutförderung eingesetzt.
Wo Becherwerksysteme bei feinen Industriepulvern versagen
Staub und Emissionen
Becherwerksgehäuse sind mehrteilige Gehäuse, die um ein laufendes Band oder eine Becherwerkskette herum gebaut werden. Be- und Entladestellen, Zugangstüren und Verschleißbereiche erzeugen flüchtigen Staub. Die Eindämmung dieses Staubs ist eine Gesundheits- und Sicherheitsverpflichtung für Materialien mit Arbeitsplatzgrenzwerten (OEL) und sollte nicht als Haushaltsproblem behandelt werden. Die Beherrschung der Emissionen eines herkömmlichen Becherwerks erfordert in der Regel eine sekundäre Staubsammelinfrastruktur, eine laufende Wartung der Dichtungen und regelmäßige Reinigungsmaßnahmen.
Risiko durch brennbaren Staub
Viele Industriepulver sind brennbar, darunter Dinge wie,
- Aluminium
- Torf
- Ruß
- Kohlenstaub
- Polyäthylen
- Pestizide.
Becherelevatoren sind in den ATEX- und NFPA-Richtlinien als Hochrisikogeräte eingestuft. Es ist möglich, Explosionsschutz und geeignete Konstruktionsmerkmale für Becherwerke festzulegen. Diese Maßnahmen erhöhen jedoch in der Regel sowohl die Investitionskosten als auch den Wartungsaufwand, und sie machen disziplinierte Inspektionen und Instandhaltung nicht überflüssig.
Bei Risikobewertungen für brennbare Stäube werden Becherelevatoren häufig als Geräte mit höherem Risiko eingestuft, und zwar aufgrund einer Kombination aus folgenden Faktoren
- bewegliche mechanische Komponenten und Verschleißstellen
- interne Staubansammlung (bei unzureichender Haushaltsführung und Absaugung)
- Überschüssige Energie durch Reibung, Fehlausrichtung oder Ausfall von Komponenten
- eine geschlossene vertikale Hülle, die im Falle einer Entzündung schnell brennen kann.
Schlechter Austrag bei kohäsiven und feinen Pulvern
Kohäsive Pulver, bei denen die Partikel dazu neigen, aneinander zu kleben, stauen sich in den Schaufeln und lassen sich am Kopf nicht sauber entleeren. Das zurückgehaltene Material verringert den effektiven Durchsatz, birgt Risiken für die Chargenintegrität in Anlagen mit mehreren Produkten und erfordert häufige Unterbrechungen zum Reinigen. Feine Pulver mit geringer Dichte, wie z. B. Flugasche, stellen das gegenteilige Problem dar: Sie belüften und überschwemmen den Stiefelbereich, anstatt die Schaufeln vorhersehbar zu füllen.
Abrasiver Verschleiß
Harte mineralische Pulver, wie Sand und Zementklinker, verschleißen Schaufeln, Bandabdeckungen und die Auskleidung des Kofferraums. Dies führt direkt zu erhöhten Wartungskosten und ungeplanten Ausfallzeiten. Bei abrasiven Anwendungen sind die Gesamtbetriebskosten für ein Becherwerk durchweg höher, als es die Investitionskosten allein vermuten lassen.
Produktverschlechterung und Kreuzkontamination
Zerbrechliche Partikel wie Katalysatorpulver, beschichtete Mineralien und moderne Batteriematerialien werden durch die Schöpfkräfte zermahlen, was die Produktqualität und den Ertrag beeinträchtigt. In Anlagen mit mehreren Produkten macht die Geometrie der Einbauten des Becherelevators eine gründliche Reinigung schwierig und zeitaufwändig, wodurch das Risiko einer Kreuzkontamination zwischen den Chargen entsteht.
Becherwerke vs. aero-mechanische Förderung: ein direkter Vergleich
Verschiedene Arten von Industrieförderern eignen sich für verschiedene Arten von Materialien. Ein Fördersystem für die Lebensmittelindustrie kann ebenso gut in der chemischen Industrie eingesetzt werden, solange die zu fördernden Materialien ähnliche Eigenschaften haben. Beim Vergleich von Fördertypen ist es wichtig, die Anwendung und die zu fördernden Materialien zu berücksichtigen, bevor man Auswahl eines Fördersystems.
| Kriterien | Becherwerk | Aero-mechanischer Förderer |
|---|---|---|
| Eindämmung von Staub | Begrenzt: offene Lade- und Entladestellen | Vollständig geschlossen: keine flüchtigen Emissionen |
| Risiko durch brennbaren Staub | Höher: Bandreibung, Staubansammlung | Ermäßigt: geschlossen, ohne Reibungspunkte |
| Abrasiver Verschleiß | Bedeutend an Bechern, Gurt und Gehäuse | Minimal Kontaktkräfte, geringe Verschleißraten |
| Entladungseffizienz | Schlecht für feine/kohäsive Pulver | Hoch: Sauberer Austrag, minimale Reststoffe |
| Reinigung/Zugang | Schwierig: begrenzte Prüfpunkte | Einfach Zugang für Reinigung und Inspektion |
| Fußabdruck | Groß, Feste vertikale Linienführung | Kompakt, flexible schräge oder vertikale Verlegung |
| Wartung | Hoch: Verschleißteile, Gürtel/Kette, Becher | Niedrig: wenig bewegliche Teile, lange Intervalle |
Die aero-mechanische Fördertechnik von Floveyor FloDisc® Technologie arbeitet nach einem anderen Prinzip. Eine Hochgeschwindigkeits-Seil- und Scheibenanordnung läuft innerhalb eines vollständig geschlossenen Rohrs und erzeugt einen fluidisierten Förderstrom. Das Pulver wird vom Einlass bis zum Auslass ohne Schaufelschaufeln oder Zentrifugalentladung und ohne offene Übergabestellen entlang des Förderweges bewegt.
Wenn das Materialtransportsystem richtig dimensioniert und betrieben wird, sind die praktischen Ergebnisse beim industriellen Pulverhandling mit einer Aero-mechanischer Förderer (AMC) können umfassen:
- Verbesserte Staubeindämmung durch einen geschlossenen Förderweg mit abgedichteten Schnittstellen, wodurch die Abhängigkeit von offenen Übergabestellen verringert wird.
- Einheitlicheres Förderverhalten für Pulver, die in den Schaufeln zurückbleiben oder sich im Kofferraum unvorhersehbar verhalten, was die Stabilität des Durchsatzes verbessert.
- Sanftere Handhabung für qualitätsempfindliche oder hochwertige Pulver und trägt dazu bei, den Abrieb im Vergleich zu stoßlastigen Mechanismen zu verringern.
- Sauberer Abfluss mit geringerem Rückstau, Dadurch werden schnellere Umstellungen und ein geringeres Risiko von Kreuzkontaminationen in Umgebungen mit mehreren Produkten ermöglicht.
- Ein anderes Risikoprofil für brennbaren Staub, mit reduzierten Bandreibungswegen und einer geschlossenen Röhre, wobei dennoch eine anwendungsspezifische Bewertung und Kontrolle erforderlich ist.
Die aeromechanische Förderung kann auch die Installation in beengten Anlagen vereinfachen, da sie eine kompakte Streckenführung und eine modulare Bauweise ermöglicht, einschließlich vertikaler oder geneigter Strecken, wenn Flexibilität bei der Auslegung wichtig ist.
Wo die Umstellung auf eine aeromechanische Förderung wirtschaftlich sinnvoll ist
Die aeromechanische Förderung ist dann am sinnvollsten, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt sind:
- Das Pulver hat eine OEL, Toxizität oder Anforderungen an die Haushaltsführung Das macht die Staubkontrolle zu einem der wichtigsten Konstruktionsfaktoren.
- Das Material ist kohäsiv, durchlüftbar oder variabel, und die Zuverlässigkeit der Befüllung oder Entleerung von Schaufeln ist ein immer wiederkehrendes betriebliches Problem.
- Abrasiver Verschleiß zu häufigen Eingriffen, Ausfallzeiten oder hohem Ersatzteilverbrauch führt.
- Die Einrichtung bearbeitet mehrere Produkte und muss schneller und zuverlässiger gereinigt und umgestellt werden.
- Integrität der Partikel den Ertrag, die Leistung oder die Einhaltung von Kundenspezifikationen beeinträchtigt.
- Anlagenbedingte Einschränkungen begünstigen kompakte Streckenführung als große, fest installierte vertikale Anlagen.
AMCs werden üblicherweise im Vergleich zu Becherwerken in Anwendungen wie z.B.:
- Handhabung von Pigmenten und Füllstoffen für Beschichtungen und Kunststoffe
- Förderung von Batteriematerial
- Katalysatortransfer in Chemieanlagen
- Handhabung von Ruß in der Gummi- und Reifenherstellung
- ergänzende zementhaltige Materialien (SCM) in Bauprodukten
- Übertragung von Polymermischungen bei Mischvorgängen.
Was Sie über Förderanlagen für Industriepulver wissen sollten
Mit genügend Sekundärtechnik kann ein Becherwerk für die Förderung von Pulver eingesetzt werden. Die Frage, die man sich stellen muss, ist, ob man diese Kosten auf sich nehmen sollte, wenn speziell angefertigte Alternativen das Material sicherer, sauberer und mit geringeren Gesamtbetriebskosten handhaben.
Eine praktische Checkliste für die Auswahl von Schüttgutförderern
Bei der Spezifikation von Anlagen für die industrielle Pulverhandhabung müssen bei der Ermittlung der risikoärmsten und kostengünstigsten Option die Kontrollen und betrieblichen Auswirkungen berücksichtigt werden.
Diese Checkliste hilft bei der Einschätzung, ob ein Becherwerk zu einem Engpass wird:
- Partikelgrößenverteilung und Staubigkeit
- Schüttdichte und Belüftungstendenz
- Fließfähigkeit, Kohäsion und Feuchtigkeitsempfindlichkeit
- Abrasivität und erwartete Verschleißraten
- OEL, Einschließungsziele und Haushaltstoleranz
- Eigenschaften von brennbarem Staub und erforderliche Kontrollen
- Validierungsbedarf bei der Reinigung und Häufigkeit der Umstellung
- Durchsatz, Hubhöhe und Routing-Beschränkungen
- Empfindlichkeit gegenüber Verschlechterung oder Abnutzung.
Häufig gestellte Fragen
Ein Becherwerk (auch Becherwerk genannt) ist ein mechanisches Fördersystem mit einer Reihe von Bechern, die an einem sich bewegenden Band oder einer Kette befestigt sind, um Schüttgut vertikal von einem niedrigeren Punkt zu einem höheren Punkt zu befördern.
Die Hersteller von Becherwerken bauen die folgenden Komponenten in ein Becherwerk ein:
- EimerSchaufeln, typischerweise aus Kunststoff, Stahl oder Nylon, die das Material tragen
- Gürtel oder Kette: die Endlosschleife, an der die Eimer befestigt sind
- Kopfteil (oben): wo das Material beim Umkippen der Schaufeln ausgetragen wird
- Abschnitt Boot (unten): wo die Schaufeln das Material schaufeln oder aufnehmen
- Antriebseinheit: Motor und Riemenscheibensystem, das den Riemen/die Kette in Bewegung hält
- Gehäuse/Gehäuse: umschließt das System aus Sicherheitsgründen und zur Staubeindämmung.
Aero-mechanische Förderer sind Schüttgutfördersysteme, die für den Transport von Pulvern und körnigen Materialien durch ein Rohr verwendet werden. Sie verwenden eine Seil- und Scheibenanordnung, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt und einen Luftstrom erzeugt, der das Material in einem nahezu schwerelosen, fluidisierten Zustand befördert.
- Äußeres Rohr: eine geschlossene Rohrleitung, in der Regel aus rostfreiem Stahl, durch die das Material fließt
- Montage von Seil und Scheibe: eine Endlosschleife aus Drahtseil mit gleichmäßig verteilten Polyurethan- oder Nylonscheiben
- Antriebseinheiteinen Motor, der die Seilanordnung mit hoher Geschwindigkeit antreibt
- Einlasswo das Material dem Förderer zugeführt wird
- Auslass/Entladestelle: dort, wo das Material austritt, oft in erhöhter/vertikaler Position.
Die Wahl des richtigen Förderers für die Pulverförderung hängt von mehreren Schlüsselfaktoren ab, die sich auf das Material, die Prozessanforderungen und die Betriebsumgebung beziehen. Dazu gehören:
- Materialeigenschaften: Partikelgröße und -verteilung, Kohäsion und Fließfähigkeit, Schüttdichte, Abrasivität, Zerbrechlichkeit, Hygroskopizität, Toxizität oder Wirksamkeit
- Prozessanforderungen: Förderstrecke und -anordnung, Durchsatzrate, Förderhöhe, Chargen- oder Dauerbetrieb
- Hygiene und Eindämmung: Lebensmittel, Neutrazeutika, chemische Qualität, Staubeinschluss, Risiko der Kreuzkontamination
- Operative und wirtschaftliche Faktoren: Energieverbrauch, Wartungsbedarf, Investitions- und Betriebskosten, Stellfläche und Platzbedarf, Lärmpegel.
Sprechen Sie mit Floveyor über Ihre Bewerbung
Das technische Team von Floveyor arbeitet mit Anlagen- und Prozessingenieuren zusammen, um Materialeigenschaften und Förderanforderungen zu bewerten. Sie können Materialtests arrangieren, um die Leistung vor dem Einsatz zu überprüfen. Kontakt um Ihre Bewerbung zu besprechen.
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