Welkom bij

---

Celradsluis

Draaisluis

Stersluis

Heeft u een vraag of opmerking? Neem contact op met de auteur via admin@powderprocess.net

---

Sectie-overzicht
1. Inleiding
2. Doorvoer- en doorblaas-celradsluizen
3. Speling en contactdetectie bij ster-sluizen
4. Explosiebeveiliging
5. Ontgassing van celradsluizen
6. Dimensionering van celradsluizen
7. Probleemoplossing

---

Een celradsluis, ook wel draaisluis of ster-sluis genoemd, is een mechanisch transportelement dat wordt gebruikt voor het regelen van de stroom van bulkvastestoffen (poeders, pellets, korrels, etc.). Dergelijke sluizen worden in pneumatische transportsystemen toegepast als overgang tussen zones met verschillende druk. Ze worden vaak gebruikt vóór een pneumatisch transportsysteem om vaste stoffen in de transportleiding in te voeren (verdunfase) of aan de ontvangstzijde, waar lucht van de getransporteerde vaste stoffen wordt gescheiden.

1. Inleiding

Celradsluizen worden toegepast bij interfaces in de verwerking van bulkvastestoffen, met name wanneer het noodzakelijk is om twee zones met verschillende omstandigheden (meestal druk) van elkaar te scheiden, terwijl de vaste stof van de ene naar de andere zone kan stromen.

Draaisluizen, ook wel ster-sluizen genoemd, worden daarom gebruikt aan het begin en einde van pneumatische transportsystemen. Ze maken het mogelijk om de vaste stof van een lage-drukzone naar een hoge-drukzone te brengen aan het begin van de leiding, terwijl ze aan het einde van de leiding helpen de vaste stof van de luchtstroom te scheiden.

Dergelijke sluizen kunnen een grove dosering uitvoeren en kunnen daarom ook als doseerapparatuur worden geïnstalleerd, hoewel dit geen beste praktijk is.

Vergelijken met andere doseerapparatuur hebben draaisluizen de volgende voordelen:

Tabel 1: Ster-sluis vs. andere doseerapparatuur

Voordelen	Nadelen
Continue werking Eenvoudige (maar grove) doorvoeraanpassing indien motor op VFD (variabele frequentie-aandrijving) Lage ruimtebehoefte Sommige ontwerpen met gemakkelijke toegang voor reiniging	Pulsatie in voeding (discrete lozing van zakken) Luchtlekkage Vermaling van grote deeltjes/pellets Kan beschadigd raken door abrasieve producten Beperkte werkdruk Gevoelig voor temperatuurschommelingen Gevoelig onderhoud – vereist goed opgeleid personeel Kan leiden tot vreemde-deeltjesincidenten indien niet correct gemonteerd

Er zijn twee typen celradsluizen beschikbaar: een doorvoertype en een doorblaastype. Beide typen leveren in principe dezelfde resultaten, maar de werkwijze en kenmerken verschillen licht.

2. Doorvoer- en doorblaas-celradsluizen

Doorvoer-celradsluis

Doorvoer-celradsluizen "laten het product vallen" in de leiding of apparatuur eronder. Er is een inlaatflens en een uitlaatflens aanwezig.

Figuur 1: Vooraanzicht van een doorvoer-ster-sluis

Doorblaas-celradsluis

Doorblaas-ster-sluizen zijn direct verbonden met een transportleiding. De lucht in de transportleiding gaat dus direct door de alveolen van de sluis, waardoor het product wordt meegevoerd.

Over het algemeen worden doorblaassluizen gebruikt wanneer er zeer beperkte hoogte beschikbaar is of wanneer het product de neiging heeft om in de rotor vast te plakken. Voor andere toepassingen wordt het doorvoermodel over het algemeen verkiest.

Het direct in de leidingstroom plaatsen van de rotor kan leiden tot meer breuk van het getransporteerde product, vooral als meerdere doorvoersluizen in serie in dezelfde leiding zijn geplaatst. In dit specifieke geval kunnen doorvoer-sluizen worden overwogen om het product te beschermen.

Figuur 2: Vooraanzicht en zijaanzicht van een doorblaas-ster-sluis

3. Speling en contactdetectie bij ster-sluizen

Ster-sluizen hebben typisch een zeer kleine speling tussen de rotorbladen en de stator. Dit is noodzakelijk om een luchtafsluiting te garanderen tussen stroomopwaartse en stroomafwaartse zones die niet onder dezelfde druk staan.

De typische speling voor celradsluizen is 0,1 mm en ligt meestal tussen 0,05 mm en 0,25 mm, afhankelijk van de vereiste prestaties van de sluis (grote drukverschillen aan weerszijden van de sluis of niet). Dit is een zeer kleine speling, wat verklaart waarom draaisluizen vaak last hebben van krassen door contact tussen rotor en stator. De onderstaande tabel vat de meest voorkomende oorzaken van contact samen. Tabel 2: Probleemoplossing – Belangrijkste oorzaken van krassen bij ster-sluizen

Belangrijkste oorzaken van krassen bij draaisluizen

Hoe te voorkomen	Onjuiste demontage/hermontage
Training van operator/technici	Gebruik van ontwerpen met extractiebalken Vreemd voorwerp vastgeklemd tussen rotor en stator
Installeer zeef en magneet in het stroomopwaartse proces	Thermische uitzetting die de speling verkleint
Correcte specificatie van de sluis en procesontwerp (na-koeler, temperatuursensor)	Krassen kunnen verschillende gevolgen hebben: blokkering van de sluis, verminderde luchtafsluiting, generatie van vreemde deeltjes. Het kan nodig zijn om de sluis na een krasschade opnieuw te polijsten, wat lokaal de speling vergroot en de afdichtingscapaciteit van de sluis vermindert.

Opmerking: sommige ontwerpen zijn ontwikkeld waarbij de bladen een verstelbare, bevestigde punt hebben. Als de punt is gemaakt van zacht materiaal zoals nylon, kan deze de stator raken zonder schade. Dit ondergaat echter slijtage en heeft een beperkt toepassingsgebied.

4. Explosiebeveiliging

Een celradsluis kan worden gebruikt als isolatie-element om te voorkomen dat een

stofexplosie zich door een installatie verspreidt. Hiervoor moet de celradsluis gecertificeerd zijn als explosiebestendig en vlamdicht. Om aan deze eisen te voldoen, moet de sluis als volgt zijn ontworpen:

Het huis en de rotor moeten bestand zijn tegen de druk van een explosie – typisch 10 bar(g)

• De speling tussen de bladpunten en de behuizing moet minder dan 0,2 mm bedragen

• Minstens 2 bladen aan elke kant van de sluis moeten in contact staan met de behuizing (wat betekent dat het totale aantal bladen ≥ 8 moet zijn)

• Het is zeer belangrijk om de speling regelmatig te controleren, aangezien slijtage van de sluis kan leiden tot een speling groter dan 0,2 mm, wat de vlamdichte eigenschappen aantast.

5. Ontgassing van celradsluizen

Een kleine speling zorgt voor een goede afdichting en vermindert lekkage bij celradsluizen. Toch zal er, zelfs bij verminderde speling, lekkage optreden. Daarnaast zal de lucht die in elke zak is opgesloten, vrijkomen wanneer de zak wordt blootgesteld aan het lage-drukgebied. Dit leidt tot luchtlekkage.

De luchtlekkage neemt toe met het drukverschil en de rotatiesnelheid van de sluis. Dit kan zeer nadelig zijn voor de prestaties van de sluis, vooral bij lichte poeders, aangezien de vrijkomende lucht het poeder zal

fluidiseren en voorkomt dat het de zak vult. Dit fenomeen is zichtbaar in de prestatiecurves van celradbladen: de capaciteit zal een asymptotisch niveau bereiken en zelfs afnemen bij hoge snelheid, omdat de zakken niet meer gevuld kunnen worden met product, dat te sterk gefluidiseerd is om op tijd in de zakken te vallen.

Om dit fenomeen te beheersen en de prestaties van de sluis te verbeteren, moet een adequate ontluchting van de draaisluis worden geïmplementeerd. Een ontgassingskanaal wordt aan de zijkant gemonteerd waar de zakken terug omhoog komen, om ze van lucht te ontdoen voordat ze nieuw product oppakken. Het kanaal leidt de lucht naar een filter voor afgifte.

Figuur 2: Ster-sluis uitgerust met ontgassingstrechter voor voeding van een pneumatische transporter

Figuur 2: Ster-sluis uitgerust met ontgassingstrechter voor voeding van een pneumatische transporter

6. Bepaling van de afmetingen van een sluisrotorklep

De capaciteitsberekening van een sterrotorklep om een gegeven doorvoer te bereiken is afhankelijk van de diameter van de sterrotorklep, de beoogde rotatiesnelheid en de aard van het product,

• Hoe groter de sterrotorklep, des te hoger de capaciteit zal zijn.

• Een hogere rotatiesnelheid betekent over het algemeen meer doorvoer, maar de doorvoer zal stoppen met toenemen boven een bepaalde snelheid

• Hoe vloeibaarder het poeder, des te hoger de doorvoer zal zijn; echter, te lichte producten zullen een beperking in doorvoer veroorzaken bij een bepaalde rotatiesnelheid

De doorvoer kan worden geschat aan de hand van de abacus van de leverancier, maar kennis van het product zal een cruciale invoer zijn.

Figuur 3: Typische capaciteitsgrafiek van een sluisrotorklep

Belangrijke opmerking : de doorvoer van een sluisrotorklep is niet lineair. De doorvoer houdt op te stijgen of kan zelfs afnemen boven een bepaalde snelheid. Dit kan toe te schrijven zijn aan verschillende oorzaken, maar meestal zal dit komen door de verminderde tijd voor het vullen en legen van de zakken. Bij licht poeder zal de ontgassing van de zakken bij terugkeer naar de lagedrukzijde de poederstroom in de zakken belemmeren; dit fenomeen wordt versterkt door de drukval over de klep en kan worden gemitigeerd met een juist ontluchtings- systeem voor de zakken. Bij cohesieve materialen zal het moeilijk zijn om in de zakken te stromen en eruit te stromen in de afvoerzone.

Vergelijking 1: Capaciteitsberekening van een sluisrotorklep

Met:
m = capaciteit in kg/u
V_{_zak} = volume van één zak in liters
n_{_zakken} = aantal zakken
N = rotatiesnelheid in omw/min
ρ = bulkdichtheid van het poeder in kg/l
η = vulgraad – te bepalen aan de hand van de abacus van de leverancier

7. Probleemoplossing voor sluisrotorkleppen

Tijdens de werking van een sterrotorklep kunnen verschillende problemen optreden. Veelvoorkomende problemen zijn onder andere:

• Prestaties onder ontwerpwaarde (lagere doorvoer dan verwacht)

• Beschadiging door metaal-metaalcontact

• Slijtage

Voor elk van deze problemen worden hieronder mogelijke oorzaken en oplossingen gegeven:

Tabel 3: Probleemoplossing – Belangrijkste operationele problemen met sluisrotorkleppen

Observatie	Mogelijke oorzaak	Mogelijke actie
Prestaties onder ontwerpwaarde	De zakken zijn niet volledig gevuld Het product heeft een slechte vloeibaarheid en de trechter boven de sterrotorklep is niet correct ontworpen. Het product wordt geblokkeerd voordat het de klep bereikt.	Dit kan worden opgelost door het gebruik van ontlaathulpmiddelen in de trechter.
Prestaties onder ontwerpwaarde	De zakken zijn niet volledig gevuld In het geval van een klep die wordt gebruikt om een druktransportleiding te voeden, veroorzaakt luchtlekkage vloeistofvorming van het product bij de inlaat van de sterrotorklep, waardoor het niet in de zakken kan stromen: dit kan te wijten zijn aan een onjuist gespecificeerde klep met te grote speling, onvoldoende schoepen of een versleten klep waarvan de speling boven specificatie is. Een andere mogelijke oorzaak is onvoldoende ontluchting van de lege zakken voordat ze de trechter bereiken om opnieuw poeder op te nemen. Ten slotte moet ook de luchtafdichting worden gecontroleerd: als deze op te hoge druk staat, kan de lekkende lucht de stroming belemmeren.	Controleer de specificaties van de klep met betrekking tot de drukval die deze moet overwinnen Beoordeel de ontluchting van de klep en de trechter erboven (indien aanwezig) Controleer de druk van de perslucht voor de afdichting Opmerking: Sluisrotorkleppen kunnen worden ontworpen met 6-8-10 schoepen. Hoe meer schoepen, des te strakker de klep zal zijn. Een hoog aantal schoepen zal echter ook de volumetrische capaciteit van de klep verminderen: er moet een optimum worden gevonden tussen afdichting en zakcapaciteit.
Prestaties onder ontwerpwaarde	De zakken kunnen niet goed worden geleegd Een slechte ontlading van de zakken is gerelateerd aan de vloeibaarheid van het poeder. Als het poeder zeer cohesief is, kan het in de zakken van de sluisrotorklep achterblijven, waardoor het beschikbare volume voor nieuw product bij elke rotatie wordt verminderd.	Er bestaan rotorontwerpen waarbij de bodem van de zakken vlak is. Poeder kan zich daar niet ophopen en valt gemakkelijker uit de zakken.
Beschadiging door metaal-metaalcontact	Het "krassen" van een sterrotorklep komt overeen met een puntvormig metaal- metaalcontact dat schade aan de rotor en de stator veroorzaakt. Na een dergelijk incident kan de klep geblokkeerd raken, waardoor gebruik onmogelijk wordt. Tijdens het incident kunnen metaaldeeltjes vrijkomen in de productstroom, wat problematisch kan zijn voor bepaalde producttoepassingen.	Om dergelijke schade te voorkomen, is het noodzakelijk om: - Ervoor te zorgen dat geen vreemde voorwerpen de klep kunnen bereiken (gebruik zeven en magneten vóór de klep) - Ervoor te zorgen dat de klep correct is gespecificeerd, met name de bedrijfstemperatuur, aangezien hogere temperaturen metaaluitzetting kunnen veroorzaken en tot contact kunnen leiden - Personeel op te leiden in het onderhoud van de klep, aangezien de meeste apparatuurbeschadigingen te wijten zijn aan rotoren die na onderhoud onjuist in de klep zijn teruggeplaatst - Een rotor-/statorcontactdetectiesysteem te gebruiken In geval van schade is het noodzakelijk de klep na te bewerken of volledig t te vervangen als de speling na bewerking te groot is.
Slijtage [IAC]	Slijtage van een rotorklep komt overeen met middellange/langetermijnschade aan de klep. Twee hoofdfenomenen kunnen leiden tot abrasie van de rotorklep: - Materiaal raakt vast tussen een schoeppunt en de behuizing tijdens rotatie - Luchtlekkage transporteert deeltjes van het product met hoge snelheid, waardoor de klep erodeert Het is mogelijk in te schatten welk fenomeen een bepaalde klep beschadigt: als de behuizing aan de beladen zijde (zakken vol product) is beschadigd, kan het eerste fenomeen de oorzaak zijn; als de behuizing aan de andere zijde (lege zakken) is beschadigd, kan het tweede fenomeen de oorzaak zijn.	De volgende acties kunnen worden ondernomen om slijtage van sluisrotorkleppen t te voorkomen: - Kies de juiste speling om de kans te verkleinen dat product tussen rotor en stator vastraakt. Dit vermindert ook de luchtlekkage die verantwoordelijk is voor erosie. - Gebruik afgeschuinde schoeppunten om het potentiële contactoppervlak met product dat tijdens rotatie vastraakt te verminderen - Gebruik een gesloten rotor (de zijkanten van de rotor zijn gesloten, wat lekkage beperkt en wrijving voorkomt – maar niet alle toepassingen kunnen dit toelaten)