Der Transport von Pulvern, Stäuben und Granulaten im Chemie-, Pharma- und Lebensmittelbereich erfordert hochwertige und flexibel einsetzbare, nach dem Baukastenprinzip konzipierte Fördersysteme. Sollen darüber hinaus feine Farbpulver, grobe Späneknäuel, schwere Eisenpulver und Stoffe wie Titandioxid oder Ruß gefördert werden, müssen die bekannten Verfahren optimiert und angepasst werden.
Dipl.-Ing. B.Eng.(Hons.) Thomas Ramme
Hinter den einfachsten physikalischen Prinzipien verbirgt sich häufig ein ungeahntes Problemlösungspotenzial für die tägliche Betriebspraxis. Unter Berücksichtigung der teilweise hoch komplizierten und aufwendigen mechanischen Konstruktionen zur Erzeugung von Unterdruck, ist das Funktionsprinzip des druckluftbetriebenen Volkmann-Multijectors sehr einfach. Das Treibgas tritt in das Pumpengehäuse ein und durchströmt die erste Düsenstufe. Diese besteht aus einzelnen Lavaldüsen. Zunächst wird die Druckluft im Unterschallbereich der Düsen durch die Querschnittsverengung so stark beschleunigt, dass im engsten Querschnitt die Schallgeschwindigkeit erreicht wird. Die Umkehrung der Strömungsverhältnisse im Überschallbereich wird im nachfolgenden Diffusor berücksichtigt. Hier führt die nun folgende Querschnittserweiterung zu einer weiteren Geschwindigkeitssteigerung, so dass am Austritt der ersten Düsenstufe Überschallgeschwindigkeit erzielt wird. Der mit der hohen Geschwindigkeit konvergierende starke Druckabfall erlaubt das Erreichen eines großen Unterdruckes, was insbesondere bei der Pfropfenförderung wichtig ist. Die folgenden drei bis vier Düsenstufen nutzen die vorhandene hohe Strömungsenergie zusätzlich, um die Saugluftmenge der Pumpe zu vervielfachen, ohne eine weitere Energiezufuhr zu beanspruchen.
Damit ergeben sich gerade für die Vakuumförderung wichtige Eigenschaften. Zunächst erlaubt die mehrstufige Konstruktion einen bisher für Ejektoren nicht zu erreichenden, hohen Wirkungsgrad. Neben dieser hohen Effizienz ist es außerdem entscheidend, dass Multijectoren keine drehenden Teile besitzen, keine Schmierung und Wartung benötigen und im Betrieb auch keine Wärme entwickeln. Folglich ergibt sich eine sehr lange Lebensdauer gegenüber konventionellen Gebläsen oder Pumpen. Zudem ist dieses Vakuumerzeugungsprinzip vollkommen zündquellenfrei.
Verbessertes Düsensystem
Mithilfe aufwendiger Strömungssimulation und langjähriger empirischer Optimierung hat Volkmann jetzt ein verbessertes Düsensystem konzipiert, das den Druckluftbedarf senkt und die Saugleistung erhöht. Die Auswahl verschiedener Werkstoffe stellt auch unter rauen Einsatzbedingungen die gewohnte Langlebigkeit der Multijectoren sicher. Dank der besonderen Bauart und Schalldämpfung liegt das Geräuschniveau deutlich unter dem von konventionellen, mechanischen Vakuumpumpen. Außerdem nimmt im Gegensatz zu Gebläsen der ohnehin geringe Schallpegel mit steigendem Vakuumniveau weiter ab.
Es existiert wohl keine andere Art der Schüttgutförderung, mit der sich so viele verschiedene und schwierige Produkte fördern lassen. Weiterhin ist es mit den Edelstahlbehältern der neuesten Generation besonders einfach, unterschiedliche Pulver oder Granulate mit dem gleichen Fördersystem zu transportieren. Eine ungewollte Vermischung verschiedener Ansätze wird vermieden, da alle Teile ohne Werkzeug einfach zu zerlegen und zu reinigen sind. Selbst das verwendete strapazierfähige Filtermaterial erlaubt die nasse Reinigung mit Hochdruck oder im Ultraschallbad. Dies ist insbesondere für Anwendungen im Pharma- und Lebensmittelbereich wichtig.
Das physikalische Prinzip der pneumatischen Vakuumförderung ist schon von Haus aus staubarm, da sich bildende Stäube mit eingesaugt werden. Anders als bei der Druckförderung kann der Produktvolumenstrom nicht in die Umgebung gelangen. Verschiedene Adaptersysteme sorgen dafür, dass auch bei der Entleerung des Saugförderers kein Staub nach außen tritt. Folglich lassen sich auch sehr feine Stäube wie Tonerpulver oder Palladiumasche fördern.
Bei der Konstruktion spezieller Abscheidebehälter für Vakuumförderer in Edelstahl-Modulbauweise wird insbesondere auf eine durchgehende elektrische Leitfähigkeit geachtet. Die zahllosen Kombinationsmöglichkeiten zur optimalen Lösung der fördertechnischen Aufgabe stellen 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 weiterhin die Vorteile des geringen Gewichtes, der einfachen Zerlegbarkeit und Reinigung und der größeren Flexibilität. So können z. B. standardisierte Schleusen zur sicheren Einbringung 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 leitfähiger Materialien.
Als Werkstoff für die Förderleitung kommt entweder Edelstahl oder ein elektrisch leitfähiger, vakuumfester Saugschlauch zum Einsatz. Bei Verwendung von Schläuchen mit Drahtspirale, wird diese an beiden Enden geerdet.
Optimaler Materialfluss
Die Multijector-Vakuumförderer lassen sich beliebig mit weiteren Pulver-Handling-Lösungen kombinieren. Über spezielle Feeding-Rohrbögen wird einfach direkt an Big Bag-Entleerstationen angedockt. Sind kleinere Batchgrößen gefragt, empfiehlt sich das Automatik-Gebinde-Entleersystem (AGES). Damit sind Fässer, Säcke, Octabins oder andere Kleingebinde ohne lästiges Umfüllen und ohne mühevolles manuelles Hantieren einfach zu entleeren. Eine Sauglanze wird von oben in das Gebinde eingetaucht und die Absaugung und der pneumatische Transport erfolgt dann beispielsweise über einen Standard-Vakuumförderer.
Ist neben dem reinen Fördervorgang auch eine Ermittlung der geförderten Menge gewünscht, wird aus dem Saugförderer wahlweise das Vakuum-, Wiege- & Dosiersystem (Vawidos) oder Conweigh. Bei diesen Saugwaagen befindet sich der Abscheider in einem störkraftkompensierenden Halterahmen. Das eingeförderte Produkt wird gravimetrisch über Wägezellen erfasst. Neben Restmengenoptimierung und Feinstromregelung ist die intelligente Steuerung auch in der Lage, bis zu 256 verschiedene Pulverdaten zu speichern, so dass selbst komplexe Rezepturen förderbar sind. Alternativ erfolgt beim Conweigh die Kommunikation mit einem übergeordneten Prozessleitsystem. Selbstverständlich sind diese Sonderlösungen und Kombinationen auch in speziellen, für den Einsatz im Ex-Bereich geeigneten Varianten, erhältlich. Zur genauen Auslegung empfehlen sich Tests und Vakuumförderversuche im Technikum oder direkt vor Ort in der Produktion.
Kontinuierliche Förderung
Neben der bekannten diskontinuierlichen Saugförderung lässt sich durch eine einfache Kombination von zwei Abscheidebehältern auch die kontinuierliche Förderung realisieren. Diese Konstruktion erhöht drastisch die erreichbare Förderleistung (bis 10 t/h) und setzt Maßstäbe bezüglich der realisierbaren Förderhöhen und -strecken. Darüber hinaus gibt es zahlreiche stetig ablaufende Produktionsprozesse, bei denen die Absaugung ebenfalls kontinuierlich erfolgen soll. Wenn die Absaugung, der Transport und die Beschickung prozessbedingt kontinuierlich ablaufen muss, wird der Vakuumförderer mit einem kontinuierlichen Austragsorgan konfiguriert. Hier zeigt sich einmal mehr, wie gut das modulare Baukastenprinzip in der Lage ist, sich an die unterschiedlichsten Erfordernisse aus der Praxis anzupassen.
Multijector-Vakuumförderer lassen sich ohne besonderen Aufwand mit zahllosen anderen mechanischen Verfahrensschritten kombinieren. Dazu gehören Schutzsiebe, Siebmühlen, Fassentleersysteme, Aufgabestationen, Metalldetektoren und Mischer.
Halle 9, Stand 231
cav 431
Vakuumförderer von Volkmann
Powtech 2007
Vorteile auf einen Blick
- Endvakuum von bis zu -910 mbar
- Saugvolumenströme von 250 bis 40 000 lN/min
- pneumatische Vakuumförderung auch von schwierigen Pulvern, Pigmenten & Granulaten
- einfaches und sicheres Absaugen, Fördern und Beschicken
- im Ex-Bereich anwendbar, da rein pneumatisch, und nach Atex zertifiziert
- einfach zu zerlegen und zu reinigen bei Produktwechsel
- kleine, leichte und leistungsstarke Förderaggregate
- sehr flexibel durch über 100 000 Kombinationsmöglichkeiten (Baukastenprinzip)
- geeignet für Dosieraufgaben durch rückstandsfreie Förderung
- stationär oder mobil einsetzbar
- Alternative zu konventionellen Förderern
- keine Entmischung
- taktweiser Betrieb und wartungsarm
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