Förderanlagen-Analyse für Schüttgüter

Überblick Fördersysteme

Für den Transport von Schüttgütern stehen verschiedene Fördersysteme zur Verfügung, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile aufweisen:

Mechanische Förderung

• Schneckenförderer: Robuste, wartungsarme Systeme für kurze bis mittlere Distanzen. Geeignet für ein breites Spektrum an Materialien, von freifließend bis kohäsiv.
• Bandförderer: Hohe Durchsatzraten, gut für lange Distanzen, jedoch nur für freifließende Materialien.
• Kettenförderer: Für schwere und abrasive Materialien geeignet.

Pneumatische Förderung

• Dünnstromförderung: Hohe Geschwindigkeiten (15-30 m/s), Partikel in Suspension. Geeignet für freifließende, nicht-abrasive Materialien.
• Dichtstromförderung: Niedrige Geschwindigkeiten (1-5 m/s), höhere Materialkonzentrationen. Schonender Transport, geeignet für abrasive und empfindliche Materialien.

Die Wahl des geeigneten Systems hängt maßgeblich von den Materialeigenschaften, der Förderstrecke, dem erforderlichen Durchsatz und den Prozessanforderungen ab.

Schneckenförderer

Schneckenförderer (Förderschnecken) sind mechanische Fördersysteme, die Schüttgut mittels einer rotierenden Wendel in einem Rohr oder Trog transportieren. Sie zeichnen sich durch ihre Robustheit und Vielseitigkeit aus.

Funktionsprinzip

Das Material wird durch die Drehung der Schnecke entlang der Förderrichtung bewegt. Die Fördermenge hängt von der Drehzahl, dem Schneckendurchmesser, der Steigung und den Materialeigenschaften ab.

Kritische Faktoren

• Brückenbildung: Kohäsive Materialien können zwischen den Schneckengängen Brücken bilden und den Materialfluss blockieren. Das Risiko steigt mit zunehmender Kohäsion und abnehmendem Druckverhältnis.
• Wandreibung: Hohe Wandreibung erhöht den Leistungsbedarf und kann zu Materialverdichtung führen.
• Neigungswinkel: Bei geneigter Förderung steigt der Leistungsbedarf deutlich an.
• Materialverdichtung: Der Druck der nachfolgenden Materialschichten kann zu zunehmender Verdichtung führen.

Berechnung

Unsere Analyse bewertet:

• Brückenbildungsrisiko basierend auf φ_i, Kohäsion und Geometrie
• Erforderliche Antriebsleistung unter Berücksichtigung von Reibung, Neigung und Durchsatz
• Förderkapazität und Drehmoment
• Risikobewertung für verschiedene Schneckengeometrien (auf Anfrage)

Pneumatische Förderung

Bei der pneumatischen Förderung wird das Schüttgut durch einen Luft- oder Gasstrom in einer Rohrleitung transportiert. Man unterscheidet zwischen Dünnstrom- und Dichtstromförderung.

Dünnstromförderung (Dilute Phase)

Partikel werden in hoher Geschwindigkeit (15-30 m/s) dispergiert durch die Leitung transportiert. Die Gasgeschwindigkeit muss oberhalb der Sinkgeschwindigkeit der Partikel liegen, um eine homogene Suspension zu gewährleisten.

Vorteile:

• Einfache Bauweise
• Flexible Leitungsführung
• Geringe Investitionskosten

Nachteile:

• Hoher Energieverbrauch
• Partikelabrieb bei abrasiven Materialien
• Leitungsverschleiß

Kritische Faktoren:

• Blockagerisiko: Bei zu niedriger Geschwindigkeit oder in Leitungsbögen können sich Ablagerungen bilden
• Mindestgeschwindigkeit: Abhängig von Partikeldichte, -größe und -form
• Druckverlust: Steigt mit Länge, Bögen und Materialkonzentration

Dichtstromförderung (Dense Phase)

Transport in Pfropfen oder kontinuierlichen Materialschichten bei niedrigeren Geschwindigkeiten (1-5 m/s). Höhere Materialbeladung, schonenderer und energieeffizienterer Transport.

Vorteile:

• Geringerer Energieverbrauch
• Minimaler Partikelabrieb
• Reduzierter Leitungsverschleiß
• Geeignet für abrasive Materialien

Nachteile:

• Komplexere Steuerung
• Höherer Systemdruck erforderlich
• Nicht für alle Materialien geeignet

Kritische Faktoren:

• Pfropfenstabilität: Kohäsion und innere Reibung beeinflussen Pfropfenbildung und -stabilität
• Systemdruck: Ausreichender Druck zur Überwindung der Materialreibung erforderlich
• Materialeigenschaften: Fließfähigkeit, Kohäsion und Dichte sind entscheidend

Relevante Materialeigenschaften

Für eine zuverlässige Förderanlagen-Analyse sind folgende Materialeigenschaften erforderlich:

Aus Fließortmessungen (Schertest):

• Innerer Reibungswinkel (φ_i): Beschreibt die innere Reibung des Materials. Hohe Werte (>40°) deuten auf freifließende Materialien hin, niedrige Werte (<30°) auf kohäsive.
• Kohäsion (τ_c): Zusammenhalt der Partikel. Hohe Kohäsion erhöht Blockagerisiko bei Schneckenförderern und ist kritisch für Dünnstromförderung.
• Druckfestigkeit (σ_c): Widerstand gegen Verdichtung. Relevant für Pfropfenbildung bei Dichtstromförderung.
• Fließfähigkeit (ffc): Klassifizierung von "nicht fließfähig" bis "freifließend". Beeinflusst die Wahl des Fördersystems maßgeblich.

Aus Wandreibungsmessungen:

• Wandreibungswinkel (φ_w): Reibung zwischen Material und Förderrohr/-trog. Beeinflusst direkt den Leistungsbedarf bei Schneckenförderern und den Druckverlust bei pneumatischer Förderung.

Aus Dichtemessungen:

• Schüttdichte (ρ_b): Lose geschüttete Dichte. Beeinflusst die Fördermenge und den Leistungsbedarf.
• Kompressionsdichte: Dichte unter Belastung. Wichtig für die Berechnung von Druckverlusten und Verdichtungseffekten.

Weitere Parameter:

• Feuchtegehalt: Kann Kohäsion und Fließfähigkeit stark beeinflussen
• Abrasivität: Beeinflusst Verschleiß und damit Wartungsintervalle

Förderanlagen-Analyse

Unsere Förderanlagen-Analyse umfasst eine systematische Bewertung verschiedener Fördersysteme für Ihr spezifisches Material:

1. Schneckenförderer-Analyse

• Brückenbildungsrisiko-Score (0-100): Bewertung basierend auf Kohäsion, φ_i und Geometrie
• Leistungsberechnung: Erforderliche Antriebsleistung unter Berücksichtigung von:
  • Materialgewicht und Durchsatz
  • Wandreibung
  • Neigungswinkel
  • Förderlänge
• Förderkapazität: Berechnung des Durchsatzes (kg/h) bei gegebener Geometrie
• Bewertung: Ampel-System (gut/kritisch/ungeeignet) für die Materialeigenschaften

2. Pneumatische Dünnstrom-Analyse

• Blockagerisiko-Score (0-100): Bewertung basierend auf Fließfähigkeit und Kohäsion
• Mindestgeschwindigkeit: Berechnung der erforderlichen Transportgeschwindigkeit
• Druckverlustberechnung: Einfluss von Länge, Bögen, Höhenunterschieden
• Bewertung: Ampel-System (gut/kritisch/ungeeignet) für die Materialeigenschaften

3. Pneumatische Dichtstrom-Analyse

• Pfropfenstabilitäts-Score (0-100): Bewertung der Eignung für Dichtstromförderung
• Fördergeschwindigkeit: Empfohlene Geschwindigkeit für stabilen Pfropfentransport
• Systemdruckbedarf: Abschätzung des erforderlichen Luftdrucks
• Bewertung: Ampel-System (gut/kritisch/ungeeignet) für die Materialeigenschaften

Vergleichende Bewertung

Alle drei Systeme werden vergleichend bewertet hinsichtlich:

• Eignung für das spezifische Material (Risiko-Scores)
• Energiebedarf und Betriebskosten
• Wartungsaufwand
• Investitionskosten (qualitativ)
• Prozesssicherheit

Erforderliche Messungen

Für eine aussagekräftige Förderanlagen-Analyse sind folgende Messungen erforderlich:

Mess-Ablauf:

1. Probeneinsendung: Repräsentative Materialprobe (ca. 5-10 kg)
2. Messungen: Durchführung aller relevanten Tests im Labor
3. Analyse: Berechnung und Bewertung für alle drei Fördersysteme
4. Bericht: Umfassender Analysebericht mit Empfehlungen
5. Beratung: Besprechung der Ergebnisse und Empfehlungen

Fazit

Die Wahl des geeigneten Fördersystems und dessen optimale Auslegung erfordern eine präzise Kenntnis der Materialeigenschaften. Nur durch experimentelle Messungen können zuverlässige Aussagen über Blockagerisiken, Leistungsbedarf und optimale Betriebsparameter getroffen werden.

Unsere Förderanlagen-Analyse bietet Ihnen:

• Objektive Bewertung verschiedener Fördersysteme
• Frühzeitige Identifikation potenzieller Probleme
• Optimierung von Betriebsparametern
• Kostenreduktion durch richtige Systemwahl
• Erhöhte Prozesssicherheit