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Grundlagen der pneumatischen Förderung

Dr. Harald WilmsZeppelin Systems GmbH, Friedrichshafen

Förderverfahren

Vor- & Nachteile

Auslegung einer pneumatischen Förderanlage

Besondere Entwicklungen und Anwendungen

Bauteile einer pneumatischen Förderanlage

Leistungsgrenzen & -Erhöhungen

Zeppelin Systems ist ein führender Lieferant für

• Lager- & Mischsilos, Filter

• Mischer, Compounder, Granulatreiniger

• Anlagen & Komponenten für Pneumatische Förderung & Liquids Processing

• Logistik-Anlagen für die Kunststoff-Erzeugung

Zeppelin Systems beschäftigt ca.1100 Mitarbeiter an 19 Standorten und erwirtschaftet einen Umsatz von ca. 250 Mio €. Zeppelin Systems gehört zur Zeppelin Stiftung

Unternehmensprofil

Prinzip der pneumatischen Förderung

• Schüttgut wird mittels eines Gases durch die Förderleitung bewegt - Zweiphasenströmung

• Die Energie wird über die Relativgeschwindigkeit zwischen Schüttgut und Gasströmung übertragen und bewirkt einen Druckabfall der Gasströmung

• Das Schüttgut fliegt in Form von Einzelteilchen durch die Leitung (Flugförderung ) oder wird in Haufwerken durch die Leitung geschoben (Langsam - oder Dichtstromförderung )

• Manche Schüttgüter benötigen bei der Langsam-förderung eine zusätzliche Lufteindüsung entlang der Förderleitung (By-Pass-Förderung )

Pumpen & Schüttguttag 2011

Einsatzbereich der pneumatischen Förderung

Einsatzbereich pneumatischer Förderanlagen

Förderentfernung [m]

För

derle

istu

ng

[t/h]


Einsatz von Druck- und Saugförderung


Vor- & Nachteile der pneumatischen Förderung

• flexible Rohrleitungsführung

• geringer Platzbedarf

• staubfreier Betrieb (geschlossenes System)

• geringer Wartungsaufwand

• einfache Installation

• Abrieb und Verschleiß an Anlage und Schüttgut

• hoher Energiebedarf


Zustände der pneumatischen Förderung


Dichtstromförderung


Dichtstromförderung

• Grob-disperse Schüttguter mit enger Teilchengrößenverteilung (Granulate) sind für die Langsamförderung geeignet.

• Schüttgüter mit breiter Teilchengrößenverteilung, hohen Feinanteilen und geringer Permeabilität (Luftdurchlässigkeit) bilden Stopfer

• Für derartige Schüttgüter ist eine Sekundärluftzufuhr erforderlich.


Pneumatische Auslegung einer Flugförderanlage


Elemente des Druckabfalls einer pneumatischen Flugförderung

Pneumatische Auslegung einer Flugförderanlage


Berechnung des Druckabfalls einer pneumatischen Flugförderung

Pneumatische Auslegung einer Dichtstromförderung


Zustandsdiagramm der pneumatischen Förderung


Anstieg der Fördergeschwindigkeit durch Expansion des Fördergases


Dichtstromförderung Übergang Flugförderung

Hochdruck-Flugförderung


Ein höherer Förderdruck erlaubt eine deutlich höhere Förderleistung

Geschlossener Kreislauf mit Gebläse


Rohrdurchmesser mm 350-400 Stickstoff-Volumenstrom Nm³/h 13000 Förderdruck barg 0.63 Beladung - 4.92 Anfangsgeschwindigkeit m/s 24.2 Endgeschwindigkeit m/s 28.3 Maximalgeschwindigkeit m/s 32 Motorleistung kW 600 Wellenleistung kW 522 Filtergröße m² 2 je 200 Investitionskosten € 940 000

Geschlossener Kreislauf mit Kompressor


Rohrdurchmesser mm 211-298 Stickstoff-Volumenstrom

Nm³/h 6500

Förderdruck barg 1.500 Beladung - 9.8 Anfangsgeschwindigkeit

m/s 22.6

Endgeschwindigkeit m/s 25.5 Maximalgeschwindigkeit

m/s 31

Motorleistung kW 400 Wellenleistung kW 363 Filtergröße m² 2 je110 Investitionskosten € 790 000

Funktion einer By-Pass-Förderung


Druckabfalls steigt stark mit der Propfenlänge

� Begrenzung der Pfropfenlänge erforderlich

By-Pass-Förderungen


Turbo-flow

Overflow

Airfloat

Technikum für Förderversuche


Entstehung von Schlägen bei der Dichtstromförderung


Zeit

Zeit

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

force [kN]

abss

olut

e fr

eque

ncy

Rohrhalter zur Aufnahme großer Rohrkräfte


Produktabrieb


• Flugförderung von Granulaten: ca. 300 ppm/100 m

• Dichtstromförderung von Granulaten: ca. 40 ppm/100 m

• Pfropfenförderung von Perlruß: ca. 20 ppm/100 m (< 125 µm)

• Für Granulate wird die Dichtstromförderung bevorzugt

• Flugförderung ist ausreichend für alle nicht zerbrechlichen Pulver

• Pfropfenförderung wird bei geperlten Pulvern erforderlich

• Zum Rohrverschleiß gibt es keine allgemein gültigen Zahlenwerte

Entstehung von Abrieb und Engelhaar (Kunststoffen)

Glatte Oberflächen erzeugenFilm und Engelshaar – raueOberflächen erzeugenfeinkörnigen Abrieb, aber keinEngelshaar.

Fines Testing: FEM 2.482

Wet fines testing method

Feingut-Generierung bei der pneumatischenFörderung von Kunststoffen

Flug-

förderung Dichtstrom -förderung

Kunststoff Abrieb ppm/100 m

Abrieb ppm/100 m

HDPE-Granulat 100 – 200 15 - 40 LDPE-Granulat 150 – 250 50 – 120 LLDPE-Granulat 100 – 200 20 - 50 PP-Granulat 150 – 250 20 – 120 PS-Granulat 50 – 200 30 – 50 PA-Granulat 100 – 150 20 – 50 PET-Granulat 100 – 150 10 – 40

Typische Abriebraten von Kunststoff-Granulat beider pneumatischen Förderung

Abrieberzeugung in Abhängigkeit der Förderlänge(Kunststoffe)

Granulatzerstörung durch Zellenradschleusen: 1 ppm /Durchgang


Entmischung bei der pneumatischen Förderung


Bauteile einer pneumatischen Förderung


• Drucklufterzeugung und Aufbereitung

• Schüttguteinspeisung & Förderung

• Rohrleitung & Verteilung

• Luftmengenregelung

• Abscheidung

Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Einspeisung


Injektoren


Zellenradschleusen & Schneckenpumpe


Leckluftabfuhr bei Zellenradschleusen

Druckgefäßförderung


Doppel-Druckgefäß-Stationen


Pump-Flow: Schonende Förderung für bruchempfindliche Schüttgüter


Screw -Flow Förderung


Screw -Flow Feeder


Screw -Flow im kontinuierlichen Parallelbetrieb


Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Rohre


Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Weichen


Kompakte Bauform von Einkanalweichen


Luftmengenregelung

För

derd

ruck

Fördergas-Volumenstrom

Luftmengenregelungenwerden dann benötigt, wenn sichinsbesondere bei derpneumatischenDichtstromförderungFörderentfernung, Förderleistung und Produkt ändern.

LuftmengenregelungLuftmengenregelungen basieren auf der Veränderung derDurchfluss-Verhältnisse, z.B. durch eine Lavaldüse in Abhängigkeit des Vordrucks. Alternativ dazu kann die Verdichterleistung durch eineDrehzahlregelung verändert werden.

Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Abscheid er


Flugförderung Dichtstromförderung Kunststoff-Granulat

Aluminum oder Edelstahl (kugelgestrahlt)

Aluminum oderr Edelstahl (glatt)

Kunststoff-Pulver (Polyolefine, PTA, PVC)

Aluminum oder Edelstahl (glatt / kugelgestrahlt)

Aluminum oder Edelstahl, (glatt); Versuch erforderlich

Ruß (geperlt) Gummischlauch, HDPE

HDPE Overflow

Silica Edelstahl (glatt) Edelstahl Airfloat

Werkstoffe für Förderleitungen


Schüttgut-KlassifikationSchüttgut Partikelgröße

µm Geldart

Klassifikation Flugförderung Dichtstrom-

förderung Kunstatoff-Granulate

2000 – 4000 D Zellenradschleusen, Hochdruck

Zellenradschleusen

Kunststoff-Pulver 200 – 2000 B Zellenradschleusen, Hochdruck

Zellenradschleusen

Feine Pulver (PTA)

50 – 200 C Zellenradschleusen, Hochdruck

Zellenradschleusen Fließförderung

Agglomerate, Perlruß, Silica

200 – 500 A (zu viel Abrieb)

ZellenradschleusenDruckgefäße, ScrewFlow mit Overflow

Mineralstoffe, Zement, Alumina

10 - 200 C ScrewFlow oder Keramikschleuse

ScrewFlow oder Keramikschleuse, Bypass-System

Ultra-feine Pulver, Pigmente, Additive

< 10 C Druckgefäß ScrewFlow, Overflow/Airfloat

Glasfasern, Hohlkugeln

- (zu viel Abrieb) PumpFlow, Overflow


Leistungsgrenzen


Leistungserhöhung bei der pneumatischenFörderung

Fördergas-Volumenstrom

För

derd

ruck


Förderleistung in Abhängigkeit der Förderentfernung



Jetzt ist es Zeit für Ihre Fragen !Dr.-Ing. Harald Wilms

Zeppelin Systems GmbHLeutholdstr. 108

88045 Friedrichshafen07541 202 873

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Pneumatic Conveying Systems

Plug Splitting by Air Injection: Overflow

Feststoff-Konzentration in der Förderleitung

Feststoff-Konzentration bei der Hochdruck-Flugförderung

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