Startseite » Chemie »

Nicht nur im freien Fall

Erfassung großer Schüttgutströme in jeder Lage
Nicht nur im freien Fall

Für die kontinuierliche Erfassung großer Schüttgutmassenströme wird seit den 1960er-Jahren die Prallplattentechnik verwendet. Der Nachteil dieser Techno- logie: Je größer der Durchsatz, desto größer muss die Einlaufstrecke sein. Mit dem MaxxFlow von SWR Engineering lassen sich diese Einlaufstrecken deutlich verkürzen. Außerdem kommt das Gerät völlig ohne Einbauten aus.

Der Autor: Marcus Bronner Vertriebsleiter, SWR Engineering

Die Prallplattentechnik birgt einige Nachteile. So ist beispielsweise generell eine Einlauf-strecke für das zu messende Material erforderlich. Je größer die Durchsatzmenge, desto länger muss diese sein. Einlaufstrecke wiederum bedeutet Bauhöhe. Bauhöhe die, wenn sie weggelassen werden könnte, die Gebäudeerstellungskosten reduzieren würden. Ein weiteres Manko: Die gängigen Prallplattensysteme schließen bekanntermaßen nur selten staubdicht ab. Was wiederum zu ungeliebten Verschmutzungen und Staubbelastungen im direkten Umfeld der Messung führt. Die Mechanik dieser Technik und der hohe Kalibrieraufwand bei Materialwechsel sind, so die Aussagen vieler Prallplattennutzer, die eigentlichen Schwachpunkte. Dem größten Verschleißeinfluss ist das Prallblech ausgesetzt. Turnusmäßige Auswechslungen dieses Prallblechs oder Ergänzungen mit Verschleißschutzbelägen sind nicht selten.
Kontinuierliche Schüttstrommessung
Eine Alternative hierzu ist ein Messaufnehmer in Form eines schlichten Rohres mit einer Länge von maximal 330 mm, der MaxxFlow. Die Entwicklung begann bereits vor mehr als vier Jahren. Als Basis diente das bestehende System DensFlow, das zur Messung von Schüttgütern konzipiert wurde, die im pneumatischen Dichtstrom gefördert werden. Die Herausforderung war, die bestehende DensFlow-Technik, die ausschließlich in kleinen Rohrleitungen eingesetzt wurde, auf große Durchmesser zu übertragen.
Konzipiert ist der MaxxFlow HTC (Bild 1) zur kontinuierlichen Erfassung von Masseströmen beginnend bei ca. 15 t/h bei einem nach oben offenen Messbereich. Somit ist dieses Gerät in der Lage, Materialien wie beispielsweise Düngemittel, Chemikalien, Rohmehl, Flugasche, Zement, Sand, Kunststoffgranulat etc. zu messen. Der größte Innendurchmesser, den ein MaxxFlow haben kann, liegt aufgrund physikalischer Gegebenheiten bei 200 mm. Für die Auslegung der Materialzuführung müssen nur zwei Prozessparameter bekannt sein: Die maximale Durchsatzmenge und das Schüttgewicht des zu messenden Fördergutes.
Kombiniertes Messprinzip
Das Messprinzip des MaxxFlows besteht grundsätzlich aus der Ermittlung der Materialkonzentration (kg/m3) im Sensorvolumen und der Messung der Transportgeschwindigkeit (m/s) des Materials. Bei bekanntem Durchmesser (Sensordurchmesser) wird der Durchsatz wie folgt ermittelt:
Durchsatz (kg/s) = Konzentration (kg/m3) x
Geschwindigkeit (m/s) x Querschnitt (m2)
Die Messung der Konzentration erfolgt durch die Einkopplung eines hochfrequenten, elektromagnetischen Wechselfeldes in das Messvolumen. Feststoffe, die sich innerhalb dieses Wechselfeldes befinden, schwächen dieses Feld. Dies führt zu einem Messsignal, das umgekehrt proportional ist zur Konzentration des Fördergutes im Messrohr (kg/m3). Dabei ist es völlig unwesentlich, an welcher Stelle innerhalb des Sensorquerschnittes sich das Material befindet bzw. fällt.
Die Messung der Geschwindigkeit des Fördergutes erfolgt durch das Verfahren der Korrelation. Mithilfe der gleichen Sensorik (Senden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle) wird innerhalb des Sensorrohres an zwei weiteren Stellen die Veränderung des Wechselfeldes gemessen. Diese beiden Sensoren haben einen definierten Abstand zueinander. Die Auswerteelektronik mit ihrem integrierten Korrelator ermittelt aus den beiden Sensorsignalen die Laufzeit des Fördergutes zwischen den beiden Sensoren. Mit dem bekannten Abstand wird dann die Geschwindigkeit des Feststoffes ermittelt (m/s).
Die hohe Zuverlässigkeit des MaxxFlows beruht zum einen auf der Tatsache, dass die Messung der Geschwindigkeit eine absolute Größe ist und damit nicht kalibriert werden muss. Die Messung der Transportgeschwindigkeit ist völlig unabhängig von der Art des Fördergutes. Egal welches Material durch den Sensor fällt, die Geschwindigkeit wird immer korrekt erfasst. Zum anderen ist die Erfassung der Konzentration eine sehr reproduzierbare und einfach zu handhabende Messung.
Auslegung der Messstelle
Um die Messstelle richtig auslegen zu können, wird im ersten Schritt die Durchsatzleistung in Kubikmeter pro Stunde errechnet. Bei einer maximalen Stundenleistung von z. B. 120 t/h und einem Materialschüttgewicht von 800 g/l ergibt sich ein stündlicher Volumendurchsatz von 150 m3. Nach Erhalt des Volumendurchsatzes wird über dieses Ergebnis die Fließgeschwindigkeit ermittelt, die erforderlich ist, um die genannte Maximalmenge sicher durch den gegebenen Durchmesser von 200 mm zu transportieren. Eine zusätzliche Füllgradgrenze von 50 % zur Vermeidung von Verstopfungen ist damit berücksichtigt.
Aus Bild 2 kann die erforderliche Fließgeschwindigkeit genau abgelesen werden. In diesem Fall rund 2,7 m/s. Mit der ermittelten Fließgeschwindigkeit kann nun aus Bild 3 die für diesen Fall nötige Einlaufstrecke abgelesen werden (0,4 m).
Der MaxxFlow-Anwender hat mit dem Ergebnis „minimale Einlaufstrecke = 400 mm“ nun alle Informationen, um den Einbau vorzunehmen. Über die Länge der Einlaufstrecke kann somit ggf. eine Verjüngung der Förderleitung auf den MaxxFlow-Durchmesser vorgenommen werden. Bei geringen Fördermengen ist es durchaus möglich, dass die errechnete Einlaufstrecke sehr gering ausfällt. In diesen Fällen ist darauf zu achten, dass bei Verjüngungen von Förderrohr auf MaxxFlow-Durchmesser ein Winkel von 60° nicht unterschritten wird. Das Innenrohr des MaxxFlwo HTC ist aus einer verschleißsicheren Keramik gefertigt. Einbauten in Prozesse mit abrasiven Schüttgütern, sind somit problemlos machbar. Der MaxxFlow benötigt nicht zwingend einen freien Fall. Ein Einbau kann in jeder erdenklichen Lage vorgenommen werden.
Kalibrierung des Gerätes
Mit der veränderten Bauform des MaxxFlow wurde die früher im Gehäuse integrierte Sensorelektronik in eine aufgesetzte Metallbox verlagert. Die erlaubte Materialtemperatur konnte somit von ehemals +80 auf +120 °C angehoben werden. In den für den MaxxFlow typischen Anwendungsgebieten sind explosionsgefährdete Bereiche nicht sehr häufig zu finden, vereinzelt gibt es diese Anforderung aber dennoch. Der MaxxFlow HTC darf, aufgrund seiner Bauart, ohne Bedenken auch in Kategorie 3 (Zone 22 Staub) verbaut werden.
Bei der Kalibrierung des MaxxFlow HTC kann völlig auf das Ausschleusen und Bewegen von großen Teilmengen verzichtet werden. Um zu kalibrieren genügen einige wenige Liter Material. Nämlich genau so viel, wie in den Messaufnehmer passt. Auf diese Weise kann mit wenig Aufwand vor jedem Materialwechsel ein 100-%-Abgleich auf das neue Material vorgenommen werden. Die einzigen mechanischen Voraussetzungen hierfür sind ein Absperrschieber unterhalb des Messaufnehmers und ein Befüllstutzen oberhalb.
MaxxFlow HTC zeichnet sich aus durch eine ausgesprochen hohe Reproduzierbarkeit von ±0,1 %. Die in der Praxis erreichten Messgenauigkeiten liegen zwischen ±1…3 %.
Normale Schüttdichteschwankungen die durch Änderungen der Korngröße des Fördergutes auftreten, beeinflussen das Messergebnis nicht. Lediglich Materialwechsel und damit verbundene Änderungen der spezifischen Dichte erfordern eine neue Kalibrierung.
prozesstechnik-online.de/cav0113422
Unsere Webinar-Empfehlung
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport

Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

phpro-Expertenmeinung

Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de