Lösen Sie Strömungsprobleme in Trichtern und Silos (Schlechte Strömung, keine Strömung)

1. Was sind die Ursachen von Pulverströmungsproblemen in Trichtern und Silos ?

Brücken und Ratholes können eine teilweise oder vollständige Blockierung der Strömung aus einem Silo. Es ist leider nicht ungewöhnlich, dass Bulk-Solids-/Pulver-Prozess-Betreiber Strömungsprobleme aus ihren Trichtern oder Silos erleben. Ein schlechter Fluss aus einem Silo kann mehrere Ursachen haben, da die Strömung von der Kombination Pulmereigenschaften/Silo-Design abhängt, jedoch können wir hier die häufigsten Ursachen auflisten, die in der Branche vorkommen :

• Zu kleiner Entleerungswinkel : die Neigung des Entleerungskonus ist nicht ausreichend, um die Pulverströmung zu ermöglichen (Hinweis: andere Geometrien als Konus sind möglich, aber sie folgen der gleichen Logik)
• Zu kleiner Entleerungsanschluss : der Durchmesser des Auslasses des Silos ist zu klein
• Die Entleerungshilfen wurden nicht richtig ausgewählt oder installiert

Diese Ursachen führen in der Regel zu folgenden Konsequenzen :

• Pulverbrücken : ein Pulverbogen, der innerhalb des Silos stabil ist, das Pulver über dem Bogen kann nicht fließen
• Pulver-Ratholes : das Pulver fließt nur innerhalb eines Kanals, das Pulver um diesen Kanal oder Rathole herum fließt nicht

Es gibt offensichtlich viel weniger oder gar keine Strömung aus dem Trichter !

Hinweis, dass andere Strömungsprobleme existieren, die unterschiedliche Symptome zeigen, aber weniger häufig sind und in dieser Seite nicht im Detail beschrieben werden. Unter diesen Problemen können wir das Phänomen der Spülung hervorheben, das tatsächlich das Gegenteil der oben genannten Probleme ist : die Fluidisierung des Pulvers endet in einem unkontrollierbaren Fluss außerhalb des Silos.

2. Verhindern von Strömungsproblemen in Silos (Blockade, keine Strömung) : Silo-Design

Wie verhindert man Brücken und Ratholes in Silos ?

Die erste Aktion, die man ergreifen sollte, ist tatsächlich, dieses Problem durch ein gutes Design zu verhindern. Die Silo-Neigung und der Auslassdurchmesser können berechnet werden. Die Silo-Berechnung basiert zuerst auf der genauen Messung der Strömungseigenschaften der zu speichernden Bulk-Solids. Die folgende Seite erklärt das Berechnungsverfahren, um ein Silo zu entwerfen : Link.

Hinweis, dass es manchmal möglich ist, ein Silo nach der Installation zu modifizieren, um die Strömung zu verbessern, obwohl dies teuer sein kann.

Wenn das Design allein nicht sicherstellen kann, dass die Strömung frei ist, oder wenn es notwendig ist, die Strömung des Pulvers nach der Installation zu verbessern, sollte die Verwendung von Entleerungshilfen in Betracht gezogen werden.

Der folgende Absatz diskutiert die häufigsten Entleerungshilfen, die in der Pulververarbeitungsindustrie verwendet werden.

3. Wie verbessert man die Strömung in Silos : Entleerungshilfen

3.1 Entleerungsboden - Bin-Aktivator

Bin-Aktivatoren sind eine sehr weit verbreitete Methode, um die Strömung in Silos zu fördern. Ein solcher vibrierender Boden ermöglicht es, eine kürzere Silohöhe zu haben, während gleichzeitig eine gute Produktströmung aufrechterhalten wird. Der untere Teil des Silos ist auf Dämpfern montiert, mit einem vibrierenden Motor (in der Regel ein Unwucht-Motor) ausgestattet und mit einem umgekehrten Kegel versehen, der den Fluss des Produkts auf der Außenseite des Silos erzwingt.

Die Vibration des unteren Teils und der umgekehrte Kegel, der auf ihm montiert ist, ermöglicht es, Bögen zu brechen und den Fluss zu schaffen. Darüber hinaus hilft der Kegel auch, einen Massenfluss im Trichter zu erzeugen, der oft wünschenswert ist.

Da das Prinzip der Strömungsförderung auf Vibration basiert, funktionieren Bin-Aktivatoren nicht sehr gut mit Pulvern, die leicht kompaktieren, was zu einer Blockierung unter dem Kegel führen kann. Dies kann durch die Einbindung mehrerer Füllstandssensoren im Auslasskegel und das Schütteln nur dann, wenn es notwendig ist, geholfen werden. Vibration als Entleerungshilfe kann auch nicht sehr effizient für Pulver sein, das die Vibration gut aufnehmen kann, oder für sehr feine Pulver, bei denen der Fluss unregelmäßig sein kann.

Abbildung 1 - Bin-Aktivator / vibrierender Boden

Hinweis, dass in einigen Fällen Trichter-Designer vibrierende Motoren direkt auf den Silo-Konus montieren, ohne flexible Teile. Dies hat einen begrenzten Effekt, da die Trichterstruktur einen Teil der Vibration aufnimmt und nur für leichte Strömungsprobleme verwendet werden kann. Der Trichter und seine Unterstützung müssen auch so konzipiert sein, dass sie der Vibration standhalten können, die insbesondere dann hoch sein kann, wenn der Trichter leer ist.

3.2 Fluidisierungspads

Ein anderer Weg, um Bögen oder statische Bereiche um ein Rathole herum zu brechen, besteht darin, das Material zu fluidisieren. Wenn Pulver fluidisiert wird, neigt es dazu, fast wie eine Flüssigkeit zu fließen, solange ein bestimmtes Maß an Belüftung vorhanden ist. Diese Eigenschaft kann durch die Installation von Pads im Silo-Konus genutzt werden, die es ermöglichen, Luft an der Basis des Trichters zu injizieren und so das Pulver zu fluidisieren.

Die Anzahl der Pads hängt von der Größe des Konus und dem Druck der komprimierten Luft ab, der in der Regel etwa 2 bar beträgt. Es gibt verschiedene Designs, wie z.B. Gummipilze oder harte Teflon-Teile. Einige dieser Designs können einen bestimmten Grad an Vibration zur Luft-Fluidisierung hinzufügen, wenn sie aktiviert werden.

Solche Pads liefern in der Regel gute Ergebnisse, sie erfordern jedoch komprimierte Luft (die trocken sein sollte, da die Feuchtigkeit, die mit der Luft eingeführt werden kann, die Fließfähigkeit verringern kann) und sind auf kleine bis mittelgroße Trichter beschränkt.

Abbildung 2 - Fluidisierungspads

Andere Designs, die auf einem ähnlichen Prinzip basieren, existieren für größere Silos : Fluidisierungsböden oder Luftkanonen. Für große Silos müssen solche Entleerungshilfen nur dann installiert werden, wenn das Design des Silos stark genug ist, um einem hohen Stress aufgrund des Falls eines Teils des gespeicherten Produkts standzuhalten. Tatsächlich sind diese Fluidisierungssysteme effizient und können helfen, eine große Menge an Pulver zu entblocken, die, wenn sie fällt, den Silo beschädigen kann.

3.3 Knocker

Wie der Name bereits andeutet, werden Knocker - auch als Hämmer bezeichnet - verwendet, um gegen die Außenseite des Silo-Konus zu klopfen und so den Fluss zu fördern.

Diese Geräte werden manchmal als primäre Entleerungshilfen für einige Trichter verwendet, sind aber in der Regel nicht sehr effizient. Tatsächlich wird das Klopfen auf einen vollen Trichter die Schockwelle stark dämpfen, so dass die Kraft möglicherweise nicht ausreicht, um Bögen zu brechen.

Knocker sind besser geeignet, um am Ende der Entleerung zu aktivieren, wenn nur noch wenige Kilogramm an den Wänden des Trichters oder Silos verbleiben. Das Klopfen hilft dann, eine Entleerung von fast 100% zu erreichen.

3.4 Wo positioniert man Entleerungshilfen ?

Entleerungshilfen werden verwendet, wenn es nicht möglich ist, einen Trichter zu entwerfen, der als Massenfluss mit den zu behandelnden Feststoffen funktioniert, was Pulverbrücken und -Ratholes vermeiden würde. Daher sollten solche Entleerungshilfen an der Höhe positioniert werden, die der kritischen Auslassdurchmesser oder dem Rathole-Durchmesser entspricht, je nachdem, was größer ist (in der Regel ist es der Rathole-Durchmesser). Diese Durchmesser können durch Scher-Tests des Pulvers berechnet werden.

Wenn diese Durchmesser unbekannt sind, wird die Positionierung der Entleerungshilfen durch Erfahrung erfolgen, mit dem Risiko, mehr oder weniger effizient zu sein, indem sie leicht über dem Auslass des Silos platziert werden. Wenn Fluidisierungspads verwendet werden, kann es möglich sein, mehrere Schichten entlang der Höhe des Entleerungskonus zu verwenden (nicht zu hoch, da dies ein Problem darstellen kann, plötzlich große Mengen an Pulver fließen zu lassen).

3.5 Andere

Es gibt viele andere Entleerungshilfen, die je nach Design des Silos, aus dem das Pulver entnommen werden soll, verfügbar sind. Eine nicht erschöpfende Liste wird unten aufgeführt :

- Mechanische Rührwerke

- Kegelventile

- Vibrierende Siebe

- Rotations-Extraktoren

- Schrauben / rotierende Schrauben