Handhabungstechnik

Wenn der Nachfluss stockt

Brückenbildung im Zuführprozess

Hamlet, der sagenhafte Prinz von Dänemark, hat einst gesagt, es gäbe eine Menge Dinge im Himmel und auf der Erde, wovon nichts in unseren Kompendien stände. Da findet sich gewiss auch heute noch einiges. Ein solches Problem könnte der selbsttätige und störungsfreie Auslauf von Schüttgut oder Kleinteilen aus Trichterbunkern oder Stapelmagazinen sein. Das ist eine Grundaufgabe im Zuführprozess, deren Lösung vor allem in der mechanischen Verfahrenstechnik ausgeprägt ist und dort eine große Rolle spielt. Die Physik dazu ist ausgearbeitet und inzwischen eine Welt für sich geworden. Sie findet sich aber sehr wohl in den „Kompendien“ dieser Welt. Worauf ist zu achten?

Halb voll oder halb leer

Beim Auslaufen von Schüttgut aus Trichterbunkern kann es je nach Schüttguteigenschaften und technisch-konstruktiven Bedingungen zu ernsthaften Problemen kommen. Das Gut läuft nicht kontinuierlich aus. Wie man in Bild 1 sehen kann, ist der Fluss unterbrochen, wenn es zu einer Schachtbildung oder wenn sich eine Brückenbildung am Bunkerauslauf einstellt.

Bei der Schachtbildung kommt es zu einem Kernfluss und die Restmenge haftet fest im Bunker und bleibt zurück. Bei der Brückenbildung verdichtet sich das Gut auf unangenehme Weise gewölbeförmig über dem Auslauf zu einer festen Schicht, die den weiteren Nachfluss verhindert. Das tritt nicht nur bei pulverigen Gütern auf, sondern auch bei Rundteilen in einem Stapelmagazin. Untersucht man die Ausbildung von Stützgewölben, so kann man in erster Linie folgende Einflussfaktoren ausführen:

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•Neigung der Bunkerwände und der Behälterform im Auslaufbereich

•Querschnitt und Größe der Auslauföffnung

•Form und Verhakungsneigung des Gutes

•innere Reibung des Schüttgutes sowie dessen Feuchtigkeit

•Korn- bzw. Stückgröße

•Größenverhältnis zwischen Auslauföffnung und Gutgröße

•Gleitwiderstand zwischen Speichergut und Bunkerwand

•Gewichtskräfte von über dem Stützgewölbe ruhendem Arbeitsgut

Sehr glatte Bunkerwände bewirken bei Auslaufproblemen oft wahre Wunder. Der gleichmäßige Auslauf wird in Bild 1c durch eine Auskleidung des Bunkers mit einem speziellen Gleitkunststoff erreicht. Das Anbacken und Anhaften wird so bei vielen Gutarten weitgehend verhindert. Das erleichtert übrigens auch die Reinigung von Bunkern und Trögen bei Wartung und Materialumstellung.

Bei Rundtrichtern sollen übrigens gegenüberliegende Streifen oder 90°-Sektoren verschiedene Reibungswerte erhalten. Bei Rechteckbunkern sollen zwei gegenüberliegende Wände einen anderen Reibungskoeffizienten als die zwei anderen bekommen. Man wird bei Bedarf natürlich auf das spezielle Know-how einschlägiger Unternehmen zurückgreifen, denn zwischen verschiedenen Speichergut kann es beträchtliche Unterschiede im Fließverhalten geben.

Hilfreiche Schwingungen

Bereits im Mittelalter wusste man, dass der selbstständige Nachlauf von Getreidekörnern vom Bunker zum Mahlstein mit Rüttelelementen an der Zuführrinne ein wichtiges technisches Detail ist. Vibration reduziert die Reibung des Materials. Das nutzt man auch heute noch in technisch verfeinerter Form. Das Bild 2 zeigt den Querschnitt eines Walkwand-Schneckendosierers. Solche flexiblen Dosierer werden in den Bereichen Extrusion, Kompounding und Chargenverarbeitung eingesetzt. Auch Industriezweige wie Chemie und Lebensmitteltechnik setzen solche Dosiersysteme ein.

Die in die Bildebene hineinragende Dosierschnecke muss gleichmäßig mit Schüttgut befüllt sein, damit eine hohe Dosierkonstanz erreicht wird. Das ist die Aufgabe. Die Dichteverteilung des Gutes im Schneckengang muss dabei gleichbleibend sein. Weil man das durch einfaches Nachlaufen per Schwerkraftwirkung nicht erreichen kann, ist der Dosierbehälter elastisch ausgeführt und wird durch seitlich angebaute Paddel in eine Walkbewegung gebracht. Die Walk-Rollen werden elektromotorisch angetrieben und sind in der Höhe beziehungsweise im Angriffspunkt und in der Amplitude einstellbar. Das Schüttgut im Behälter wird aber im Einzugsbereich der Schnecke nicht nur horizontal verschoben, sondern auch vertikal etwas angehoben beziehungsweise abgesenkt. Das Schüttgut wird so ständig in Bewegung gehalten und eine Brückenbildung tritt auch bei stark kohäsiven Schüttgütern nicht mehr auf. Auch eine gute Restmengenentleerung ist gesichert. Als Dosiergut kommen beispielsweise Granulate, Pulver, Pellets, Chips, Flocken und Glasfasern in Frage. Bei allen Rüttelmechanismen ist zu überlegen, ob sie ständig und gleichmäßig arbeiten sollen oder ob eine Intervallsteuerung nicht vorteilhafter ist.

Es gibt noch viele weitere Möglichkeiten, Schüttgut im Fluss zu halten, wie elektromagnetische oder pneumatische Schwinger an der Bunkerwand oder hängend in Bunkermitte, Einblasen von Druckluft über eine in Bunkerzentrum befindliche Säule, Rotoren, die sich im Bereich der Gewölbebildung befinden und die sich intermittierend bewegen und entgegen der Auslauföffnung ständig wandernde Störkörper. Einige dieser Hilfen und Erkenntnisse sind natürlich auch für die Zuführung von kleinen Werkstücken aus Stapelmagazinen wichtig und in vielen Fällen unverzichtbar.

Bewegung

Die Störstelle, die besondere Aufmerksamkeit verdient, liegt immer im Bereich des Auslaufs. Wichtig ist hier die Entlastung auslaufender Teile von den Gewichtskräften darüber liegender Teile und möglichst wenig Bunkerwandneigung, die den gegenseitigen Druck von Teilen verstärkt. Bei der Lösung nach Bild 3 wird die Entlastung durch ein Rückweisband erreicht.

Der Zuteilrotor dreht sich synchron zum Förderband und bringt die Werkstücke in die Transportkette. Dem Zahnriemen-Fächerband ist eine Rollstrecke nachzuschalten, damit die Werkstücke aufschließen können, wenn Fächerplätze zufällig unbesetzt sind. Damit wird eine lückenlose Werkstückschlange vor der nächsten Arbeitsstation erreicht.

Bei der in Bild 4 gezeigten Lösung taucht ein Rechen in das gespeicherte Arbeitsgut ein, um ein gleichmäßiges Rollen der Teile im Auslaufbereich zu sichern. Der Stiftrechen stört immer wieder eine sich eventuell bildende Brücke. Die Bewegung erfolgt in zwei Richtungen.

Einer Brückenbildung entgeht man natürlich auch, wenn wie in Bild 5 gezeigt, die Werkstücke nach oben herausgeführt werden. Die Ketten- bzw. Zahnriemeneinheit ist hier leicht um einen kleinen Winkel zum Magazin hin geneigt, damit sich Doppelbelegungen von selbst wieder auflösen. Bei Rundteilen mit Durchmesser 12 mm und 180 mm Länge lassen sich Zuführleistungen bis immerhin 500 Stück je Minute erreichen. Das ist eine sehr gute Zuführleistung.Stefan Hesse

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