Plug- und Pack-Konzept für Schüttgüter

Das Abfüllen von staubigen und schlecht fließenden Schüttgütern in Säcke stellt in der chemischen Industrie eine besondere Herausforderung dar. Neue Bestimmungen hinsichtlich der zulässigen Staubemissionen und des Staubexplosionsschutzes erfordern eine saubere Abfülltechnik und im hohen Maße auch dichte Gebinde. Aufgrund der Produktionsprozesse werden flexible Maschinentechniken gewünscht, die kurze Umrüstzeiten und maximale Verfügbarkeit der Technik sicherstellen. Der Ventilsack in den verschiedenen Ausführungsformen und Materialien bietet als flexibles Verpackungsmaterial beste Voraussetzungen, um Schüttgüter wirtschaftlich abzufüllen. In Verbindung mit der Ventilverschließtechnik haben sich viele neue Anwendungsgebiete ergeben, da Streuverluste nunmehr ausgeschlossen sind. Neue Sackentlüftungstechniken erlauben auch die Befüllung annähernd luftdichter Säcke.

Um den gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden, wurde von Haver das System Integra entwickelt. Hierbei sind Fülltechnik, Aufsteckautomat, Ventilverschließtechnik, Steuerungstechnik, Bedieneinheit und Austrageband in einem gemeinsamen staubgekapselten Gehäuse integriert, das ebenfalls geräuschdämpfend wirkt (Abb. 1). Dadurch entfallen aufwändige Montageabläufe am Einsatzort, was insbesondere dann wichtig ist, wenn die Maschine in bestehende Betriebsabläufe integriert werden soll.

Für den Transport und die Montage der schlüsselfertigen Einheit ist der Grundrahmen mit Hohlprofilen für den Gabelstaplertransport ausgerüstet. Sollte die Montage mit anderen Hebezeugen aufgrund der baulichen Gegebenheiten notwendig sein, so kann die Einheit auch mit einem Tragegeschirr hängend transportiert werden. Vor Ort muss nur noch die Produkt- und Energiezufuhr hergestellt werden. Großflächige Fenster, versehen mit bruchsicherem Glas, erlauben die Einsicht in alle Funktionsbereiche der Maschine und reduzieren gleichzeitig die Geräuschemissionen.

Alle Türen des Integra-Systems haben Sicherheitsschalter mit mechanischer Verriegelung, so dass das unbeabsichtigte Öffnen der Türen während des Betriebes ausgeschlossen ist. Der Steuerschrank ist über Teleskopschienen im Gestell integriert und kann somit für Wartungszwecke aus dem Gestell herausgezogen werden. Bei der Abfüllung gesundheitsschädlicher Produkte empfiehlt es sich, die Integra an das Entstaubungssystem anzuschließen, um so einen Unterdruck zu erzeugen, der eine nach außen hin staubfreie Abfüllung sicherstellt.

In Abhängigkeit von den Eigenschaften des Füllgutes wird die optimale Fülltechnik bestimmt, wobei auch der Ausführung des Sackes und insbesondere dem Entlüftungsverhalten Rechnung getragen wird. Für eine Vielzahl pulverförmiger Produkte hat sich das Turbinensystem bewährt. Insbesondere die Waagerechtturbine eignet sich für schwerfließende, zur Brückenbildung neigende Produkte, da durch den uneingeschränkten Produktzulauf die Produktförderung gesichert ist. Die Füllturbine, in ihrer Wirkung mit einer Pumpe zu vergleichen, fördert und verdichtet das Produkt, wobei der Verdichtungsgrad vom Produkt und von dem im Sack sich ergebenden Gegendruck abhängt. Um die Produktreibung zu minimieren, wird im Turbinenboden und im Füllkanal Luft zugegeben. Die Luftmenge wird dabei in Abhängigkeit vom Fließverhalten des Produktes geregelt, um so einen optimalen Produktfluss bei minimaler Luftanreicherung zu erreichen. Trotz dieser Maßnahme muss die im Produkt enthaltene Luft und die Förderluft entweichen können. Dies geschieht im Wesentlichen über die Sackwandung und, wenn dies nur im begrenzten Umfang möglich ist, über die Füllrohr-Rückentlüftung. Hierbei wird mit einem Injektor das Staub-Luftgemisch über das Füllrohr abgesaugt und in den Produktvorlagebehälter zurück gefördert. Die Funktionen und Regelkreise werden in Abhängigkeit von den eingestellten Parametern über die Wägeelektronik geregelt.

Stand der Technik ist, dass das außenliegende Ventil des Sackes nach dem eigentlichen Füllvorgang mittels Ultraschall verschweißt wird. Hierbei werden durch einen Generator hochfrequente Schwingungen erzeugt und auf die Sonotrode übertragen, die mit 16 kHz und einer Amplitude von etwa 0,02 mm schwingt. Um diese Schwingungen übertragen zu können, ist die Sonotrode aus einem massiven Titanblock gefertigt. Durch die Schwingungen wird die im Sackventil enthaltene Kunststoffschicht aufgeschmolzen und somit verschweißt. Dabei dauert der eigentliche Schweißvorgang nur etwa 0,4 s und die sich anschließende Abkühlphase etwa 0,2 s. Die Ultraschall-Verschließtechnik reduziert die Anlagenleistung somit nur unwesentlich. Die hochfrequenten Schwingungen führen zu einer Selbstreinigung des Schweißnahtbereiches im Sackventil, so dass eventuelle Produktablagerungen die Festigkeit der Schweißnaht nicht negativ beeinflussen (Abb. 2). Auch hier zeigt die Integra-Einkapselung ihre Vorteile, werden doch die Geräusche, hervorgerufen durch den Ultraschallverschluss, wirksam reduziert. Durch den Ventilverschluss wird die Sauberkeit der Abfüllanlage wesentlich verbessert, so dass auf ein aufwändiges Rückmehlsammelsystem verzichtet werden kann. Das bedeutet somit weitere Einsparungen.

Die Leersackbereitstellung erfolgt platzsparend in einem Magazinwagen, der manuell in das Integra-Gehäuse geschoben und dort arretiert wird. Je nach Sackausführung beträgt die Speicherkapazität bis zu 300 Leersäcke. Der Wechsel des Wagens ist mit wenigen Handgriffen durchzuführen und ermöglicht zudem den einfachen Wechsel von einer Sacksorte zur nächsten (Abb. 3).

Mit linearen Bewegungen wird der leere Sack auf das Füllrohr aufgesteckt, wobei die zentrale Ausrichtstation dafür Sorge trägt, dass alle Säcke auch bei minimalen Toleranzen zwischen dem Sackventil und dem Füllrohr richtig platziert werden. Durch Mehrfachabfrage am Füllstutzen wird sichergestellt, dass die Füllung nur dann gestartet wird, wenn der Sack richtig auf dem Füllrohr positioniert ist.

Die Bedienung der Integra ist benutzerfreundlich gestaltet (Abb. 4). Komfortable Bedienersoftware mit grafischer Benutzeroberfläche und diverse Überwachungsprogramme vereinfachen den Umgang mit dem System bei gleichzeitiger Erhöhung der Betriebssicherheit. Häufig wiederkehrende Bedienfunktionen wie die Eingabe der Produktsorten-Parameter etc. sind direkt einsehbar. Etwaige Störungen werden dem Bediener grafisch und per Text angezeigt. Die Wägeelektronik kann über das DPS (Daten Processing Software) mit einem zentralen Leitsystem verknüpft werden.

Halle 9, Stand 617