Blockaden in Silos: Bogenbildung und Überbrückung

Der Pulverausfluss aus einem Silo stoppt hauptsächlich aus 2 Gründen: entweder Bildung von Bögen (Bogenbildung, Überbrückung) oder Ratholes. Erfahren Sie auf dieser Seite, welche Ursachen sowohl für Bögen als auch für Ratholes vorliegen und wie Sie sie vermeiden können.

1. Pulverblockade in Silos

Jeder Fabrikbetreiber, der einen Silo oder Trichter in seinem Prozess hat, kennt diese Situation: Nachgelagerte Vorgänge, beispielsweise eine Förderleitung, ein Mischschritt oder ein Füllschritt, verlangen Pulver, aber es fließt nicht aus dem Silo !

In den meisten Fällen, wenn es möglich ist, den Trichter zu öffnen und zu inspizieren, wird man feststellen, dass die Spitze des Kegels, über dem Entladeventil, leer ist, aber das Pulver ist darüber blockiert und bildet eine Art Bogen oder Brücke.

In anderen Fällen, man sieht einen Trichter, der von oben nach unten des Silos verläuft, frei von Produkt, aber mit allen Materialien an den Seiten des Trichters, die nicht herunterfallen.

Der 1^st Fall wird Bogenbildung oder Überbrückung genannt, und der zweite Fall wird Ratholebildung oder Kanalbildung genannt.

Bogenbildung und Ratholebildung hängt mit den Fließeigenschaften des Schüttguts zusammen. Um zu verstehen, worvon die Fließeigenschaft abhängt, ist es interessant, die Kräfte zu betrachten, die zwischen Teilchen wirken :

F = F_v + F_c + F_e + F_es [Lawrence]

Mit

F = die Gesamtkraft der Adhäsion zwischen Teilchen
F_v = Van-der-Waals-Kraft
F_c = Kapillarkraft (bezogen auf die Feuchtigkeit des Produkts)
F_e = elektrische Kraft
F^es = elektrostatische Kraft

Die Fließeigenschaft hängt nicht nur von der Kraft zwischen Teilchen ab, denn beispielsweise kann die Geometrie der Teilchen mehr oder weniger verzahnt sein und somit besser oder schlechter fließen, jedoch je geringer die Adhäsionskräfte zwischen den Teilchen sind, desto leichter fließt es.

Zu beachten ist, dass die Kapillarkräfte auf einem angemessenen Niveau gehalten werden können, wenn die relative Luftfeuchtigkeit in der Prozessumgebung unter 65 % RH liegt [Lawrence].

2. Bogenbildung

Bogenbildung tritt auf, wenn ein ausreichend kohäsives Pulver in einem Trichter gelagert wird, dessen Kegelwände nicht steil genug sind und / oder dessen Auslass groß genug ist. Denn um zu fließen, müssen Pulver unterzogen werden zu einer ausreichend wichtigen Einschränkung. Die Einschränkung hängt von der Form des Auslasses des Silos ab und davon, wie leicht das Pulver sie als Stütze nutzen kann, um sich zu konsolidieren und Bögen zu bilden.

Wenn der Winkel des Auslasses zu flach ist, wird die Einschränkung verringert, es wird einfach für das Pulver, der Schwerkraft zu widerstehen und einen Bogen zu bilden. Ebenso, wenn der Auslass klein ist, unterhalb eines kritischen Auslassdurchmessers der durch Pulvertests bestimmt werden kann, wird es für das Pulver einfacher, einen Bogen zwischen gegenüberliegenden Wänden zu stützen, die sehr nahe beieinander liegen.

Bogenbildung kann durch Konstruktion vermieden werden, indem der erforderliche Trichterwandwinkel und der kritische Auslassdurchmesser berechnet werden, um stets ausreichende Einschränkung sicherzustellen, um Bögen zu brechen und den Pulverfluss zu ermöglichen.

Falls es nicht möglich ist, Bogenbildung durch Konstruktion zu vermeiden, müssen Entleerungshilfen installiert werden.

3. Ratholebildung

Ratholebildung tritt in Trichtern auf, die nicht als Massestrom Silos konzipiert wurden für das zu lagernde Schüttgut und die einen zu kleinen Auslass haben. Das Produkt fließt nur durch einen Kanal in der Mitte des Trichters, während der Rest des Produkts an den Seiten bleibt und sich nicht bewegt. Wie bei den Bögen kann das Pulver sich ausreichend konsolidieren, sodass die Einschränkung, die auf das Pulver an den Seiten des Trichters wirkt, nicht ausreicht, um es zum Fließen zu bringen.

Ratholebildung kann vermieden werden durch die Auslegung des Trichters mit einem Auslassdurchmesser, der größer ist als der kritische Auslassdurchmesser für Ratholebildung. Dieser Durchmesser kann durch Unterziehen des Pulvers an Scherzellen-Tests ermittelt werden, um seine Fließeigenschaften zu bestimmen. Zu beachten ist, dass der Ratholedurchmesser in der Regel größer ist als der Bogendurchmesser.

Falls es nicht möglich ist, einen ausreichend großen Auslassdurchmesser zu haben, oder anders ausgedrückt, wenn der Trichter nicht massestromfähig ist, können einige Entleerungshilfen eingesetzt werden, um das Produkt zum Zusammenbruch und Fluss zu bringen. Hinweis dass diese Methode bei großen Silos gefährlich sein kann, da plötzlich fallende Materialien die Struktur der Ausrüstung beschädigen können, weshalb es wichtig ist, von Anfang an eine robuste Konstruktion zu haben.

4. Entleerungshilfen

Details zu Entleerungshilfen wie Bin-Aktivator, Fluidisierungs- Pads oder Klopfer finden Sie auf der Seite wie man Blockaden und Flussprobleme in Silos löst.

Quelle

[Lawrence] Wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit das Verhalten hygroskopischer Materialflüsse beeinflussen, Johnselvakumar Lawrence, Powder Bulk Engineering, April 2018