Pneumatische Schüttgutförderung

Jürgen Werthebach

Das Betriebsverhalten einer Vakuumpumpe wird durch ihre Volumenstromkennlinie charakterisiert, die für jeden möglichen Ansaugdruck den sich einstellenden Vo-lumenstrom zeigt. Aus der Kennlinie ist damit ersichtlich, in welchem Maße eine Vakuumpumpe unter Last Volumenströme und damit Fördergeschwindigkeiten aufrechterhält (Abb.1). Die Aussage der Pumpenkennlinie ist jedoch auf reine Luftförderung beschränkt, während die Aufgabe einer pneumatischen Förderanlage darin besteht, Schüttgut zu fördern. Um die Schüttgutförderleistung einer Vakuumpumpe in einer bestimmten Förderanlage vorherzusagen, sind dem-nach weitere Betrachtungen erforderlich.

Grundsätzlich besteht ein System für die pneumatische Saugförderung einerseits aus der Förderanlage, andererseits aus der Vakuumpumpe. Die Förderanlage wiederum besteht aus einem Leitungssystem mit Guteinschleusung zu Beginn und Gutabscheidung am Ende. Der Volumenstrom in der Förderleitung wird angetrieben durch die Druckdifferenz zwischen Beginn und Ende der Förderstrecke. Charakteristisch für die Kennlinie einer Förderanlage ist damit, dass der Volumenstrom mit steigendem Differenzdruck D p steigt.

Bei der Vakuumpumpe ist das Gegenteil zu beobachten, da die anliegende Druckdifferenz hier Verlust bringende Rückströmungen von der Druck- auf die Saugseite bewirkt. Die Kennlinien der Vakuumpumpen zeigen deshalb bei zunehmenden Druckdifferenzen D p abnehmende Volumenströme.

Um nun zu ermitteln, welcher Druck sich zwischen Anlage und Vakuumpumpe einstellt, muss der Betriebspunkt des Gesamtsystems ermittelt werden. Geometrisch gesehen ist der Betriebspunkt der Schnittpunkt von Anlagenkennlinie und Pumpenkennlinie. Während die Pumpenkennlinie in der Regel bekannt ist, muss die Anlagenkennlinie berechnet werden. Dabei spielt nicht nur der konstruktive Aufbau der Anlage eine Rolle, sondern auch Art und Menge des eingeschleusten Schüttgutes. Im Schnittpunkt beider Kennlinien ist nun abzulesen, welcher Ansaugdruck pX sich einstellt und welcher Volumenstrom VX daraus resultiert (Abb. 2).

Obwohl diese grafische Methode zur Ermittlung des Betriebspunktes die Zusammenhänge sehr anschaulich darstellt, ist sie doch für die praktische Anwendung zu zeitaufwändig. Deshalb bedient man sich üblicherweise EDV-gestützter Berechnungsverfahren. Um zu den eingangs angekündigten Richtwerten für die Schüttgutförderleistung der Klauenvakuumpumpen zu gelangen, werden für die Berechnung der Anlagenkennlinien folgende Annahmen getroffen:

• Fördergut: Kunststoffgranulate (PE, PP, PS), Getreidesorten wie Weizen, Hafer, Roggen und Gerste, Sojabohnen, Holzspäne und Sägemehl

• Förderzustand: reine Flugförderung

• Förderleitung : hydraulisch glatt, vier Bögen, 50% horizontal, 50% vertikal

• Leckagen: keine

• Filter, Einbauten: keine

Die Anlagenkennlinien werden über die Variation des eingeschleusten Schüttgutmassenstroms so berechnet, dass sie die Pumpenkennlinien bei einem Druck von 500 mbar abs. schneiden. Der Druckverlust in der Förderleitung ist dann p = 500 mbar und der Ansaugdruck der Vakuumpumpe p = 500 mbar abs. Ein größerer Druckverlust p mit entsprechend niedrigerem Ansaugdruck p würde zwar einen größeren Gutmassenstrom ermöglichen, was jedoch nach Siegel* die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage beeinträchtigen würde. Die Klauenvakuumpumpe arbeitet in diesem Druckbereich nahe am Wirkungsgradmaximum und hat eine Druckreserve von 300 mbar, um Schwankungen der Guteinschleusung auszugleichen oder auch Verstopfungen aufzulösen.

Die in der Tabelle angegebenen Richtwerte sollen nicht etwa Berechnungen oder Messungen ersetzen, sondern vielmehr einen Überblick über mögliche Einsatzbereiche der Klauenvakuumpumpen vermitteln. Da diese Vakuumpumpen ölfrei und berührungslos verdichten, sind sie in vielen Bereichen der Kunststoff-, Pharma- und Lebensmittelindustrie einsetzbar. Eine Drehzahlregelung über Frequenzumformer ist problemlos möglich, womit Volumenströme und damit Fördergeschwindigkeiten gezielt beeinflusst werden können.

Halle 10, Stand 317

www:rietschle.com

Hauptinhalt der CD-ROM “Pneumatisches Fördern” von Rietschle ist Version 2.0 der Auslegungs-Software für die praktische Anwendung zur Berechnung von Druck- und Saugförderanlagen. Mit dieser Version erhielt die Software eine komfortable neue Windows-Benutzeroberfläche. Das Programm enthält die Daten von mehr als 50 verschiedenen Schüttgütern aus den Bereichen Kunststoffindustrie, Chemie, Pharma-Herstellung, Lebensmittelindustrie und Baustoffindustrie. Besonders für den Anlagenbau, die Ingenieur- und Beraterfirmen, aber auch für Betreiber von pneumatischen Förderanlagen aller Art stellt die CD daher eine wertvolle Arbeitsgrundlage dar.

Darüber hinaus enthält die CD-ROM alles Wissenswerte zur pneumatischen Druck- und Saugförderung. Dazu gehören eine detaillierte Übersicht über die Funktionsweise aller für diesen Anwendungsbereich relevanten Verdichtungsprinzipien inklusive der neuesten technischen Datenblätter mit Baugrößen, Druckbereichen und Volumenströmen sowie die Rietschle-Übersichtsbroschüren zum Thema pneumatisches Fördern zur erleichterten Auswahl der passenden Druck- oder Vakuumerzeuger. Weitere Inhalte sind ein Arbeits-Handbuch mit den theoretischen Grundlagen der Druck- und Saugförderung mit Auslegungstabellen und Berechnungsbeispielen. Die CD-ROM ist kostenlos erhältlich und in deutscher und englischer Sprachversion abrufbar.