Automatische Dosierung und Pufferung von Mittelkomponenten aus
Silos, Big Bags und Sackware
Der Schüttguttransport und die Bildung von Chargen aus unterschiedlichen Produkten zur nachfolgenden Vermischung ist Grundlage für viele Anwendungen in der schüttgutverarbeitenden Industrie.
Durch den Einsatz eines solids COMPLETE SYSTEMs, bestehend aus Silo, staubdichter BigBag-Entleerung, pneumatischer Dichtstromförderung in Kombination mit der Saugwaage solids VACU SCALE werden Kosten gespart. Die dafür notwendigen Investitionen amortisieren sich bereits innerhalb kürzester Zeit. Als Nebeneffekt erhält der Betreiber hohe protokollierbare Dosiergenauigkeiten und neben einem nun staubfreien Schüttguthandling eine Anlage, die dem aktuellen Stand der Explosionsschutzrichtinien entspricht.
Die im Folgenden beschriebene Anwendung dient als Beispiel eines automatischen Schüttgutsystems, mit dem der Endkunde nun deutlich erfolgreicher als vor der Modernisierung produziert.
Ausgangssituation und Aufgabenstellung
Die Herstellung von duro- und thermoplastischen Formmassen bei einem führenden Hersteller erfordert neben der Bereitstellung von Großkomponenten auch die exakte Zuführung von Mittel- und Kleinkomponenten in die Mischer.
Diese Aufgabewurde bisher manuell aus Sackware und BigBags erledigt, wobei sämtliche Produkte über den Gebäudeaufzug in die 6. Etage gebracht werden mußten. Dort wurde das Material zwischengelagert und bei Bedarf in die jeweiligen Mischer, die in verschiedenen Räumen aufgestellt sind, manuell eindosiert.
Diese Vorgehensweise hatte einen immens hohen Personalaufwand, ein staubbelastetes Gebäude, durch die Zwischenlagerung äußerst beengte Platzverhältnisse und zudem schlechte und nicht protokollierbare Dosiergenauigkeiten zur Folge.
Im Rahmen einer Modernisierung der Produktion waren folgende Aufgaben gestellt:
• Vollautomatische Dosierung der Mittelkomponenten
• Anlieferung der Komponenten in BigBags und Säcken
• Anlieferung einer Staub-Ex-Komponente lose mit Silofahrzeug
• Deutliche Reduzierung der manuellen Tätigkeiten (manuelle Tätigkeiten nur in der Frühschicht)
• Staubarmes Handling
• Protokollierung der Dosiermengen
• Planung, Lieferung, Montage und Inbetriebnahme aus einer Hand
Entleeren und Lagern der Mittelkomponenten
Aus der Aufgabenstellung heraus ergab sich, das Entleeren und Lagern der Schüttgüter in einem separatem ebenerdigen Bereich zu realisieren. Zur Reduzierung der manuellen Tätigkeiten mußte ein Puffervolumen geschaffen werden, in dem die einzelnen Produkte zwischengelagert werden. Das Puffervolumen wurde mit 5 m3 so groß gewählt, dass nur einmal täglich das Befüllen der Tagessilos durchgeführt werden muß.
Zum Befüllen dieser Tagessilos sind grundsätzlich 2 Verfahren möglich:
- direktes Beschicken aus BigBag oder Sack oder
- ebenerdiges Entleeren dieser Gebinde mit anschließendem pneumatischen Transport in die Tagessilos.
Vom Betreiber wurde gewünscht, dass die BigBags mittels Gabelstapler auf die staubdichte Entleerstation gehoben werden, damit der Entleervorgang möglichst schnell durchgeführt werden kann. Ein direktes Beschicken der 6 Tagessilos schied somit aus, da zum Einen die Erreichbarkeit der in 2 Reihen aufgestellten Tagessilos mit Stapler nicht gewährleistet werden konnte und zum anderen 2 Bediener zum Fahren des Staplers und zum Anschließen und Öffnen der BigBags notwendig gewesen wären.
Daher wurde dem 2. Verfahren der Vorzug gegeben.
Dabei wurde die Station zum staubfreien Entleeren der BigBags ebenerdig montiert. Unter dieser Einheit wurde in einer Grube das Sendegefäß einer pneumatischen Dichtstrom-förderung aufgestellt. Das Volumen dieses Senders ist so groß, dass der Inhalt eines kompletten BigBags darin aufgenommen wird. Während des Abnehmens des leeren BigBags und dem vorbereiten des nächsten vollen BigBags wird das im Sender befindliche Produkt pneumatisch mit dem energiesparenden solids dENSE-PHASE-Verfahren (Dichtstromförderverfahren) in das entsprechende Tagessilo gefördert. Um einen zuverlässigen Produktaustrag sicherzustellen, wurden jeweils auf das Produkt abgestimmte Austragshilfen wie Fluidisierung oder Vibration eingeplant.
Eine Entleerstation zum staubfreien Entleeren von Säcken wurde neben der BigBag-Station aufgestellt. Die in Säcken angelieferten Produkte werden manuell in dieser Station entleert, mechanisch mittels einer Förderschnecke in den Sender und von dort pneumatisch in die entsprechenden Tagessilos gefördert.
Zur Aspiration der BigBag-Entleerstation sowie zum Entlüften des pneumatischen Senders wurde ein Aspirationsfilter installiert. Die Rohgasseite des Filters wurde zurückgeführt auf die Förderschnecke, so dass das abgeschiedene Produkt wieder in den Produktkreislauf eingeschleust wird und somit auch keine Entsorgungskosten anfallen.
Dosieren und Chargenbildung der Mittelkomponenten
Aus den in den Tagessilos gepufferten Produkten müssen nun Chargen gebildet werden. Diese aus den Mittelkomponenten zusammengesetzte Charge wird dann wiederum einem pneumatischen Sender übergeben, der die Mittelkomponenten zusammen mit der aus Großkomponenten zusammengesetzten Charge pneumatisch in die Mischervorbehälter, die in der 6. Etage aufgestellt sind, transportiert.
Eine direkte Dosierung aus den 6 Tagessilo und dem Großsilo war aus räumlichen Gründen nicht möglich. Daraus ergab sich, auch die Chargenbildung mittels einer pneumatischen Förderung zu realisieren. Dabei kann grundsätzlich zwischen Dichtstrom- und Dünnstrom-förderung sowie zwischen Saug- und Druckförderung unterschieden werden.
In dem vorliegenden Fall werden an 7 Stellen die Produkte bereitgestellt, die dosiert, ver-wogen und an eine Übergabestelle (Sender Großkomponenten) transportiert werden. Da keine Anforderungen in Bezug auf produktschonende pneumatische Förderung bestanden, wurde als Fördersystem eine pneumatische Saugförderung ausgewählt.
Weiterhin lautete die Aufgabenstellung, eine verwogene Charge dem Mischer zu übergeben. Damit bietet sich an, den Empfangsbehälter des Saugfördersystems als Waage auszuführen und ein Saugwiegesystem mit der Saugwaage solids VACU-SCALE einzusetzen. Dabei speisen Dosiergeräte nacheinander die Produkte in die Förderleitung ein. Ein Fördergebläse erzeugt einen Saugstrom in der Förderleitung, der die Produkte in den Waagenbehälter transportiert, wo ein Filter mit Jetabreinigung das Produkt-Luftgemisch trennt.
Vor Erreichen des Sollwerts des jeweiligen Produkts schaltet die Steuerungselektronik das jeweilige Dosiergerät automatisch in den Feinstrom um. Unter Berücksichtigung der Nachlaufzeit wird das Dosiergerät abgeschaltet und die Förderleitung leergesaugt.
Grundsätzlich kann neben dem beschriebenen Einrohrsystem auch das Mehrrohrsystem eingesetzt werden. Dies ist gekennzeichnet durch eine eigene Förderleitung für jedes Produkt. Auch hier speisen die Dosiergeräte die Produkte nacheinander in die jeweilige Förderleitung ein. Unmittelbar vor der Waage befindet sich die Zusammenführung der Leitungen, die sog. Ventilweiche mit Leersaugventil. Dieses etwas aufwändigere System ermöglicht jedoch höhere Dosiergenauigkeiten, da hier wesentlich kürzere Leersaug- bzw. Nachlaufzeiten berücksichtigt werden müssen.
Die hier eingesetzte Saugwaage bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:
- viele Produktaufgabestellen möglich
- Transportaufgabe und Wiegeaufgabe integriert in einem System
- kompakter, platzsparender Aufbau
- staubfreies Produkthandling
- vollautomatischer Ablauf
Explosionsschutz
Einige der hier eingesetzten Produkte sind brennbare Stäube und somit staubexplosions-gefährdet.
So herrscht innerhalb von Behältern und Förderleitungen die Staub-Ex-Zone 20/21. Im Umkreis von 1m um die Big-Bag Entleerung und Sackschütte wurde Zone 22 deklariert.
Das Großsilo (80m) wurde mit konstruktivem Explosionsschutz (Druckentlastung) gemäß VDI-Richtlinie 3673 ausgelegt. Alle weiteren Anlagenkomponenten wurden mit vorbeugendem Explosionsschutz (Vermeidung von wirksamen Zündquellen entsprechend VDI-Richtlinie 2263 sowie Ex-RL (BGR 104)) errichtet.
Gemeinsam mit dem Kunden wurde das Explosionsschutzdokument erstellt.
Montage – Inbetriebnahme – Service - Wartung
Zur einfachen Abwicklung lag die gesamte Projekt-Verantwortung von Planung, Fertigung, Lieferung, Montage sowie die anschließende Inbetriebnahme in einer Hand. Ebenso werden die nachfolgenden Service- und Wartungsaufgaben vom Lieferanten des Gesamtsystems übernommen.
Durch das komplette Liefer- und Leistungsprogramm der Fa. Solids system-technik GmbH, das die o.g. Punkte umfasst, war eine problemlose Projektabwicklung sichergestellt.
Mit der abschließenden Anlagenübergabe und der vorher durchgeführten Bedienerschulung wurde der Zweck der Investition erfüllt, nämlich
• Erhöhung der Produktivität
• Verringerung der Produktionskosten
• Verbesserte Produktqualität
• Sauberer, staubfreier Betrieb
• Hohe Betriebssicherheit durch ausgereiftes Anlagenkonzept
Nach der Investition agiert nun der Kunde mit dem KnowHow und der Anlagentechnik der solids solution group deutlich erfolgreicher als vorher in seinen Geschäftsbereichen.
Anmerkung:
Duroplaste, auch Duromere genannt, sind Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können. Duroplaste sind harte, glasartige Polymerwerkstoffe,
Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich (Thermo-) einfach (plastisch) verformen lassen. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden. Darin unterscheiden sich Thermoplaste von den Duroplasten und Elastomeren.
Automatische Dosierung und Pufferung aus Silos
Automatische Dosierung und Pufferung von Mittelkomponenten aus
Silos, Big Bags und Sackware
Der Schüttguttransport und die Bildung von Chargen aus unterschiedlichen Produkten zur nachfolgenden Vermischung ist Grundlage für viele Anwendungen in der schüttgutverarbeitenden Industrie.
Durch den Einsatz eines solids COMPLETE SYSTEMs, bestehend aus Silo, staubdichter BigBag-Entleerung, pneumatischer Dichtstromförderung in Kombination mit der Saugwaage solids VACU SCALE werden Kosten gespart. Die dafür notwendigen Investitionen amortisieren sich bereits innerhalb kürzester Zeit. Als Nebeneffekt erhält der Betreiber hohe protokollierbare Dosiergenauigkeiten und neben einem nun staubfreien Schüttguthandling eine Anlage, die dem aktuellen Stand der Explosionsschutzrichtinien entspricht.
Die im Folgenden beschriebene Anwendung dient als Beispiel eines automatischen Schüttgutsystems, mit dem der Endkunde nun deutlich erfolgreicher als vor der Modernisierung produziert.
Ausgangssituation und Aufgabenstellung
Die Herstellung von duro- und thermoplastischen Formmassen bei einem führenden Hersteller erfordert neben der Bereitstellung von Großkomponenten auch die exakte Zuführung von Mittel- und Kleinkomponenten in die Mischer.
Diese Aufgabewurde bisher manuell aus Sackware und BigBags erledigt, wobei sämtliche Produkte über den Gebäudeaufzug in die 6. Etage gebracht werden mußten. Dort wurde das Material zwischengelagert und bei Bedarf in die jeweiligen Mischer, die in verschiedenen Räumen aufgestellt sind, manuell eindosiert.
Diese Vorgehensweise hatte einen immens hohen Personalaufwand, ein staubbelastetes Gebäude, durch die Zwischenlagerung äußerst beengte Platzverhältnisse und zudem schlechte und nicht protokollierbare Dosiergenauigkeiten zur Folge.
Im Rahmen einer Modernisierung der Produktion waren folgende Aufgaben gestellt:
• Vollautomatische Dosierung der Mittelkomponenten
• Anlieferung der Komponenten in BigBags und Säcken
• Anlieferung einer Staub-Ex-Komponente lose mit Silofahrzeug
• Deutliche Reduzierung der manuellen Tätigkeiten (manuelle Tätigkeiten nur in der Frühschicht)
• Staubarmes Handling
• Protokollierung der Dosiermengen
• Planung, Lieferung, Montage und Inbetriebnahme aus einer Hand
Entleeren und Lagern der Mittelkomponenten
Aus der Aufgabenstellung heraus ergab sich, das Entleeren und Lagern der Schüttgüter in einem separatem ebenerdigen Bereich zu realisieren. Zur Reduzierung der manuellen Tätigkeiten mußte ein Puffervolumen geschaffen werden, in dem die einzelnen Produkte zwischengelagert werden. Das Puffervolumen wurde mit 5 m3 so groß gewählt, dass nur einmal täglich das Befüllen der Tagessilos durchgeführt werden muß.
Zum Befüllen dieser Tagessilos sind grundsätzlich 2 Verfahren möglich:
- direktes Beschicken aus BigBag oder Sack oder
- ebenerdiges Entleeren dieser Gebinde mit anschließendem pneumatischen Transport in die Tagessilos.
Vom Betreiber wurde gewünscht, dass die BigBags mittels Gabelstapler auf die staubdichte Entleerstation gehoben werden, damit der Entleervorgang möglichst schnell durchgeführt werden kann. Ein direktes Beschicken der 6 Tagessilos schied somit aus, da zum Einen die Erreichbarkeit der in 2 Reihen aufgestellten Tagessilos mit Stapler nicht gewährleistet werden konnte und zum anderen 2 Bediener zum Fahren des Staplers und zum Anschließen und Öffnen der BigBags notwendig gewesen wären.
Daher wurde dem 2. Verfahren der Vorzug gegeben.
Dabei wurde die Station zum staubfreien Entleeren der BigBags ebenerdig montiert. Unter dieser Einheit wurde in einer Grube das Sendegefäß einer pneumatischen Dichtstrom-förderung aufgestellt. Das Volumen dieses Senders ist so groß, dass der Inhalt eines kompletten BigBags darin aufgenommen wird. Während des Abnehmens des leeren BigBags und dem vorbereiten des nächsten vollen BigBags wird das im Sender befindliche Produkt pneumatisch mit dem energiesparenden solids dENSE-PHASE-Verfahren (Dichtstromförderverfahren) in das entsprechende Tagessilo gefördert. Um einen zuverlässigen Produktaustrag sicherzustellen, wurden jeweils auf das Produkt abgestimmte Austragshilfen wie Fluidisierung oder Vibration eingeplant.
Eine Entleerstation zum staubfreien Entleeren von Säcken wurde neben der BigBag-Station aufgestellt. Die in Säcken angelieferten Produkte werden manuell in dieser Station entleert, mechanisch mittels einer Förderschnecke in den Sender und von dort pneumatisch in die entsprechenden Tagessilos gefördert.
Zur Aspiration der BigBag-Entleerstation sowie zum Entlüften des pneumatischen Senders wurde ein Aspirationsfilter installiert. Die Rohgasseite des Filters wurde zurückgeführt auf die Förderschnecke, so dass das abgeschiedene Produkt wieder in den Produktkreislauf eingeschleust wird und somit auch keine Entsorgungskosten anfallen.
Dosieren und Chargenbildung der Mittelkomponenten
Aus den in den Tagessilos gepufferten Produkten müssen nun Chargen gebildet werden. Diese aus den Mittelkomponenten zusammengesetzte Charge wird dann wiederum einem pneumatischen Sender übergeben, der die Mittelkomponenten zusammen mit der aus Großkomponenten zusammengesetzten Charge pneumatisch in die Mischervorbehälter, die in der 6. Etage aufgestellt sind, transportiert.
Eine direkte Dosierung aus den 6 Tagessilo und dem Großsilo war aus räumlichen Gründen nicht möglich. Daraus ergab sich, auch die Chargenbildung mittels einer pneumatischen Förderung zu realisieren. Dabei kann grundsätzlich zwischen Dichtstrom- und Dünnstrom-förderung sowie zwischen Saug- und Druckförderung unterschieden werden.
In dem vorliegenden Fall werden an 7 Stellen die Produkte bereitgestellt, die dosiert, ver-wogen und an eine Übergabestelle (Sender Großkomponenten) transportiert werden. Da keine Anforderungen in Bezug auf produktschonende pneumatische Förderung bestanden, wurde als Fördersystem eine pneumatische Saugförderung ausgewählt.
Weiterhin lautete die Aufgabenstellung, eine verwogene Charge dem Mischer zu übergeben. Damit bietet sich an, den Empfangsbehälter des Saugfördersystems als Waage auszuführen und ein Saugwiegesystem mit der Saugwaage solids VACU-SCALE einzusetzen. Dabei speisen Dosiergeräte nacheinander die Produkte in die Förderleitung ein. Ein Fördergebläse erzeugt einen Saugstrom in der Förderleitung, der die Produkte in den Waagenbehälter transportiert, wo ein Filter mit Jetabreinigung das Produkt-Luftgemisch trennt.
Vor Erreichen des Sollwerts des jeweiligen Produkts schaltet die Steuerungselektronik das jeweilige Dosiergerät automatisch in den Feinstrom um. Unter Berücksichtigung der Nachlaufzeit wird das Dosiergerät abgeschaltet und die Förderleitung leergesaugt.
Grundsätzlich kann neben dem beschriebenen Einrohrsystem auch das Mehrrohrsystem eingesetzt werden. Dies ist gekennzeichnet durch eine eigene Förderleitung für jedes Produkt. Auch hier speisen die Dosiergeräte die Produkte nacheinander in die jeweilige Förderleitung ein. Unmittelbar vor der Waage befindet sich die Zusammenführung der Leitungen, die sog. Ventilweiche mit Leersaugventil. Dieses etwas aufwändigere System ermöglicht jedoch höhere Dosiergenauigkeiten, da hier wesentlich kürzere Leersaug- bzw. Nachlaufzeiten berücksichtigt werden müssen.
Die hier eingesetzte Saugwaage bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:
- viele Produktaufgabestellen möglich
- Transportaufgabe und Wiegeaufgabe integriert in einem System
- kompakter, platzsparender Aufbau
- staubfreies Produkthandling
- vollautomatischer Ablauf
Explosionsschutz
Einige der hier eingesetzten Produkte sind brennbare Stäube und somit staubexplosions-gefährdet.
So herrscht innerhalb von Behältern und Förderleitungen die Staub-Ex-Zone 20/21. Im Umkreis von 1m um die Big-Bag Entleerung und Sackschütte wurde Zone 22 deklariert.
Das Großsilo (80m) wurde mit konstruktivem Explosionsschutz (Druckentlastung) gemäß VDI-Richtlinie 3673 ausgelegt. Alle weiteren Anlagenkomponenten wurden mit vorbeugendem Explosionsschutz (Vermeidung von wirksamen Zündquellen entsprechend VDI-Richtlinie 2263 sowie Ex-RL (BGR 104)) errichtet.
Gemeinsam mit dem Kunden wurde das Explosionsschutzdokument erstellt.
Montage – Inbetriebnahme – Service - Wartung
Zur einfachen Abwicklung lag die gesamte Projekt-Verantwortung von Planung, Fertigung, Lieferung, Montage sowie die anschließende Inbetriebnahme in einer Hand. Ebenso werden die nachfolgenden Service- und Wartungsaufgaben vom Lieferanten des Gesamtsystems übernommen.
Durch das komplette Liefer- und Leistungsprogramm der Fa. Solids system-technik GmbH, das die o.g. Punkte umfasst, war eine problemlose Projektabwicklung sichergestellt.
Mit der abschließenden Anlagenübergabe und der vorher durchgeführten Bedienerschulung wurde der Zweck der Investition erfüllt, nämlich
• Erhöhung der Produktivität
• Verringerung der Produktionskosten
• Verbesserte Produktqualität
• Sauberer, staubfreier Betrieb
• Hohe Betriebssicherheit durch ausgereiftes Anlagenkonzept
Nach der Investition agiert nun der Kunde mit dem KnowHow und der Anlagentechnik der solids solution group deutlich erfolgreicher als vorher in seinen Geschäftsbereichen.
Anmerkung:
Duroplaste, auch Duromere genannt, sind Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können. Duroplaste sind harte, glasartige Polymerwerkstoffe,
Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich (Thermo-) einfach (plastisch) verformen lassen. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden. Darin unterscheiden sich Thermoplaste von den Duroplasten und Elastomeren.
Weitere Informationen finden Sie auf:
https://edir.bulk-online.com/profile...em-technik.htm
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