Durchflussregelung in pneumatischen Fördersystemen der Lebensmittelindustrie

Bürkert entwickelte den kompakten Luftmengenregler Typ 8750, der sich für Neuanlagen und für den nachträglichen Einbau eignet

  • Abb. 1: Luftdurchflussregler mit geschlossenem Regelkreis: Zuverlässige Luftmengenregelung für die stabile Förderung von Schüttgütern. © Bürkert Fluid Control SystemsAbb. 1: Luftdurchflussregler mit geschlossenem Regelkreis: Zuverlässige Luftmengenregelung für die stabile Förderung von Schüttgütern. © Bürkert Fluid Control Systems
  • Abb. 1: Luftdurchflussregler mit geschlossenem Regelkreis: Zuverlässige Luftmengenregelung für die stabile Förderung von Schüttgütern. © Bürkert Fluid Control Systems
  • Abb. 2: Für einen zuverlässigen pneumatischen Förderprozess muss die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit Ve [m/s] der Förderluft in Abhängigkeit des Förderdrucks dp [bar] und der Beladung Ms [t/h] bekannt sein. © Bürkert Fluid Control Systems
  • Abb. 3: In vielen Industriezweigen ist der pneumatische Transport von Schüttgut wie etwa Pulver oder Granulat das Mittel der Wahl. © Bürkert Fluid Control Systems
  • Thomas Sattler, Application Manager Gas bei  Bürkert Fluid Control Systems

In vielen Industriezweigen ist der pneumatische Transport von Schüttgut wie etwa Pulvern oder Granulaten das Mittel der Wahl. Die Betriebsumgebung bleibt dank des vollständig geschlossenen Systems sauber, das Förderprodukt wird nicht durch die Umgebung beeinflusst, bei einem Produktwechsel lässt sich das Rohrsystem gut reinigen und bei der Wahl der Förderstrecke ist die Flexibilität hoch. Für eine gleichbleibende Förder- und Transportgutqualität bei möglichst hoher Anlageneffizienz ist es jedoch unabdingbar, die Menge der Förderluft zu regeln, z. B. um sie an das jeweilige Transportgut anzupassen, auf Veränderungen im Prozess zu reagieren oder Leckagen auszugleichen. Kompakte Luftmengenregeleinheiten, die sich – auch nachträglich – einfach einbauen lassen, sind hierfür die richtige Lösung.

Moderne Industrieprozesse stehen unter dem ständig wachsenden Druck, kostengünstiger zu werden, aber gleichzeitig auch zuverlässiger und produktiver. Das gilt natürlich auch für pneumatische Fördersysteme (Abb. 1). Hier schlummert ein großes Potenzial, die Anlagen besser und flexibler zu gestalten, die Produktqualität zu erhöhen, den Energiebedarf zu reduzieren und den Produkttransport zu optimieren.

Die Luftmenge entscheidet über die Prozessqualität
Der Schlüssel dazu findet sich direkt im Förderrohr, denn das Luftvolumen darin ist entscheidend für den gesamten Prozess. Wird bspw. durch eine an das Produkt angepasste Förderluftmenge das Zusetzen oder gar Verstopfen der Rohre vermieden, gibt es keine ungeplanten Stillstandszeiten und die Betriebskosten sinken. Auch wenn Förderstrecken geändert werden oder die Beladung variiert, muss der Luftstrom entsprechend nachgeregelt werden, um das Produkt optimal und ohne Degradation zu fördern und die Rohrleitung vor vorzeitigem Verschleiß zu schützen. Dasselbe gilt auch, wenn sich das Fördergut ändert. Jeder Wechsel erfordert ebenfalls eine Anpassung des Luftstroms, um sicherzustellen, dass die Transportqualität erhalten bleibt.
Transportgut und Luftstrom müssen also für einen effizienten Anlagenbetrieb aufeinander abgestimmt sein (Abb.

2). Ganz besonders gilt das für empfindliche Materialien. Ein Beispiel dafür ist Industrieruß. Abhängig von der Zusammensetzung des Gummis kommen hier verschiedene Rußtypen zum Einsatz. Die jeweiligen Materialeigenschaften wirken sich auch auf die erforderlichen Förderkennlinien aus. Gefördert wird der Ruß mit dem Dichtstromförderverfahren. Dabei wird eine im Verhältnis zur Beladung der Rohrleitung niedrige Luftmenge in das Rohr eingeleitet.

Stabiler Betriebspunkt beim Dichtstromförderverfahren
Mit diesem besonders schonenden und langsamen pneumatischen Förderverfahren (auch Pfropfen- oder Dichtstromförderung) wird das Schüttgut mit einer niedrigen Pfropfengeschwindigkeit von 1 bis 4 m/s transportiert. Der entscheidende Vorteil ist, dass die Materialeigenschaften dadurch nicht verändert werden, d. h. in diesem Fall, dass es kaum eine Zunahme des unerwünschten Feinanteils gibt. Wichtig für diese zuverlässige und schonende Langsamförderung von Ruß ist aber ein stabiler Betriebspunkt, der auf einem gleichmäßig geregelten Produktmassenstrom (Ruß) und einer geregelten Luftmengenversorgung basiert.
Ähnliche Anforderungen finden sich auch in ganz anderen Branchen, z. B. in Pharma- und Nahrungsmittelindustrie oder der Verfahrenstechnik. Luftregelsysteme in den pneumatischen Fördersystemen müssen hier unmittelbar auf Veränderungen im Prozess reagieren, z. B. auf eine Druckerhöhung, die mehr Luft erfordert, und regeln dann entsprechend nach. Einen derartigen Luftmengenregler in ein pneumatisches Fördersystem nachträglich zu integrieren, kann sich aber durchaus als Herausforderung erweisen, insbesondere dann, wenn es um Systeme mit hohen Qualitäts- und Hygieneanforderungen geht. Die Standards, die bei Auslegung und Aufbau einer Verarbeitungsinfrastruktur erfüllt werden müssen, sind hier sehr streng.

Kompaktlösung für unterschiedliche Industriezweige
Der Fluidikspezialist Bürkert hat sich dieser Herausforderung gestellt und bietet einen kompakten Luftmengenregler (Typ 8750) an (Abb. 3), der sich in praktisch allen Branchen sowohl für den Einbau in Neuanlagen als auch für den nachträglichen Einbau eignet. Er besteht aus einem Stellventil mit einem kompakten Prozessregler auf der Oberseite und zwei Drucktransmittern. Ein separater Durchflussmesser ist nicht erforderlich. Gemessen wird der Druckabfall über dem Regelventil als „Messblende“. Aus der gemessenen Druckdifferenz kann der nominale Volumenstrom des Gases für eine gegebene Dichte und Temperatur berechnet werden. Hierfür wird die Durchflusskennlinie des Regelventils im Prozessregler hinterlegt. Der Volumenstrom kann dann über die Öffnung des Regelventils geregelt werden. Damit ist die gesamte erforderliche Regelungstechnik in einem kompakten System integriert. Der Durchfluss im pneumatischen Fördersystem bleibt unabhängig von Druckveränderungen im System stabil. Außerdem erleichtert ein Komplettsystem die Montage und Inbetriebnahme.
Der Luftmengenregler überzeugt durch die hohe Wiederholgenauigkeit bei Durchfluss-Sollwerten und einen großen Mess- und Stellbereich. Letzteres ist der Tatsache zu verdanken, dass das Regelventil gleichzeitig als verstellbare Blende genutzt wird. Dadurch ist der Druckverlust deutlich geringer als bei konventionellen Lösungen mit separater Blende. Alles in allem führt das zu einem größeren Regelbereich als bspw. bei Lavaldüsen.

Automatische Leckluftkompensation
Ein besonderes Feature des Luftmengenreglers ist die automatische Leckluftkompensation in Systemen mit Zellenradschleusen, die zur Dosierung, Einspeisung oder Austragung der Schüttgüter im Einsatz sind. Die rotierende Zellenradschleuse leitet das Förderprodukt in den Förderstrom ein und sorgt dadurch auch, in einem Nebeneffekt, für einen Verlust von Förderluft, der sogenannten Leckluft. Die Leckluftkennlinie jeder Zellenradschleuse kann im Regler hinterlegt werden. Dieser kennt dann bei jedem gegebenen Einlassdruck die erforderliche Zusatzluftmenge, um den Luftverlust im System durch die Zellenradschleuse zu kompensieren. Genauso lässt sich auch der eventuelle Teilstromverlust in Bypassleitungen ausgleichen. Der kompakte Luftmengenregler kann so in ganz unterschiedlichen Anwendungen und Branchen erheblich dazu beitragen, die pneumatische Schüttgutförderung effizienter zu gestalten.
 


Bürkert
Bürkert Fluid Control Systems ist ein weltweit führender Hersteller von Mess-, Steuer- und Regelungssystemen für Flüssigkeiten und Gase. Die Produkte von Bürkert kommen in den unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen zum Einsatz – das Spektrum reicht von Brauereien und Laboren bis zur Medizin-, Bio- und Raumfahrttechnik. Mit einem Portfolio von über 30.000 Produkten deckt Bürkert als einziger Anbieter alle Komponenten des Fluid Control-Regelkreises aus Messen, Steuern und Regeln ab: von Magnetventilen über Prozess- und Analyseventile bis zu pneumatischen Aktoren und Sensoren.
Das Unternehmen mit Stammsitz im süddeutschen Ingelfingen verfügt über ein weit gespanntes Vertriebsnetz in 36 Ländern und beschäftigt weltweit über 2.800 Mitarbeiter. In fünf Systemhäusern in Deutschland, China und den USA sowie vier Forschungs- und Entwicklungszentren entwickelt Bürkert kontinuierlich kundenspezifische Systemlösungen und innovative Produkte. Ergänzt wird die Produktpalette mit dem umfassenden Serviceangebot Bürkertplus, das Kunden während des kompletten Produktlebenszyklus begleitet.

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