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Nov 26, 2023

Überlegungen beim Entwurf eines pneumatischen Transfersystems

21. November 2017 Im Jahr 2014 gab Google erstmals bekannt, dass seine Google Maps-Anwendung eine Milliarde monatliche Nutzer erreicht hat. Anhand dieser Tatsache ist es leicht zu erkennen, dass eine große Anzahl von Menschen daran glaubt

21. November 2017

Im Jahr 2014 gab Google erstmals bekannt, dass seine Google Maps-Anwendung eine Milliarde monatliche Nutzer erreicht hat. Anhand dieser Tatsache ist es leicht zu erkennen, dass viele Menschen glauben, dass der Weg von Punkt A nach Punkt B oft Anleitung und Planung erfordert. Derselbe Denkprozess gilt auch für Hersteller von trockenen Schüttgütern, die diese Materialien innerhalb ihrer Anlage von Punkt A nach Punkt B leiten. Diese Führung kann entlang dieser Wege bereitgestellt werden, ohne dass eine lästige Unterbrechung durch die „Neuberechnung der Route“ erfolgt, die Sie auffordert, „die nächste verfügbare Kehrtwende zu nehmen“. Um dies zu erreichen, untersuchen Fachleute eine Reihe von Faktoren, um zu bestimmen, welche Art von Fördersystem am besten zur Materialführung auf dem Weg geeignet ist.

Allgemeine Informationen erforderlichÄhnlich wie bei der Planung einer Autofahrt müssen Sie einige Fragen beantworten, um den besten Weg zu finden:

1) Wie weit muss ich gehen? (Distanz)

2) Wie lange dauert es/wie schnell muss ich dorthin gelangen? (Rate)

3) Wie viele Leute gehen? (Volumen-/Dichteparameter)

Beim Entwurf eines neuen Materialfördersystems sind diese Faktoren gleichermaßen wichtig, und ihre Beantwortung hängt von der Größe und dem Typ des Systems ab, das für den Transport konzipiert werden muss. Wenn Sie alleine den Block hinunter zu einem Park gehen, können Sie zu Fuß gehen. Wenn derselbe Park zwei Meilen entfernt ist, möchten Sie vielleicht ein Fahrrad mitnehmen. Mit den Kindern zu einem Baseballspiel am anderen Ende der Stadt gehen? Dann ist das Beladen des Minivans die bessere Option. Müssen Sie morgen für ein Meeting quer durchs Land von New York nach LA reisen? Dann ist ein Flugzeug wahrscheinlich die bessere Wahl.

Bei der Übermittlung kommt es zunächst auf die Entfernung an. Es ist wichtig zu bedenken, dass Sie bei der Berechnung der Distanz die Gesamtdistanz berücksichtigen müssen. Dazu gehören der horizontale Abstand, der vertikale Abstand sowie die Anzahl der Biegungen, Bögen oder Richtungsänderungen. Wenn Sie Material von einem Mischer zu einem 100 Fuß entfernten LKW-Ladesilo befördern müssen, ist es auch wichtig zu bedenken, dass das Silo bei Ihrer Ankunft 60 Fuß hoch ist. Darüber hinaus kann es sein, dass Ihr Rohr aufgrund von Gebäudestützen für Rohre und anderer vorhandener Ausrüstung im Weg verlegt werden muss und drei Rohrbögen in Abständen von 140 Fuß benötigt werden, um dorthin zu gelangen, statt der optimalen geradlinigen Entfernung von 100 Fuß. Genau wie beim Reisen: Auch wenn die Flugzeit von New York nach LA bei einem Nonstop-Flug nur fünf Stunden beträgt, kann die Planung Ihres Tages völlig anders sein, wenn Sie Parkplätze, Sicherheitslinien und eine Verbindung mit einem Zwischenstopp berücksichtigen Kansas City.

Auch die Rate muss genau definiert werden. Was unsere Reiseszenarien betrifft: Wenn Sie am Mittwoch in St. Louis sind und bis Freitag in Orlando ankommen müssen, haben Sie möglicherweise genügend Zeit, dorthin zu fahren und unterwegs Sehenswürdigkeiten zu besichtigen. Wenn Sie jedoch am Freitagmorgen um 8 Uhr eine Besprechung im Büro haben, müssen Sie möglicherweise am Freitagnachmittag einen Flug nehmen, um dorthin zu gelangen. Aus dem gleichen Grund können einige Anlagen täglich 24.000 Pfund Material produzieren. Aber ob dieses Material in 24 Stunden (1000 lb/h) oder in 8 Stunden (3000 lb/h) produziert wird, macht einen großen Unterschied in der für ein ordnungsgemäßes Systemdesign erforderlichen Rate. In einem anderen Beispiel kann eine Anlage 100 Pfund Material in einer Mischung verwenden, die sie einmal pro Stunde herstellt. Muss dieses Material jedoch in einer Stunde (Rate von 100 Pfund/h) oder einer Minute (Rate von 6000 Pfund/h) zugeführt werden? ?

Schließlich kann der Transport selbst wichtig sein, je nachdem, wie viele Personen reisen. Ein Paar kann problemlos einen Roadtrip in einem zweisitzigen Cabriolet genießen, aber wenn Sie zwei Kinder und Tante Edna von Chicago nach Wally World mitnehmen, benötigen Sie möglicherweise einen sportlichen neuen Kombi. In Bezug auf ein Fördersystem kann die Größe eines Förderbands zum Bewegen von 3000 lb/h (über 100 Fuß) von 100 lb/cu ft Zement stark von der Größe eines Förderbands abweichen, das 3000 lb/h (über 100 Fuß) bewegt. von 6 lb/cu ft Quarzstaub. Dies ist eine andere Art zu sagen, dass man mit derselben Schubkarre viel mehr Pfund Ziegel als Federn transportieren kann.

Schwerkraftförderung versus mechanische Förderung versus pneumatische Förderung Wenn Sie Material von einem Prozess zu einem anderen transportieren müssen, ist die Schwerkraft eine gute Möglichkeit, dies zu tun. Das Schönste an der Schwerkraft ist: 1) sie ist kostenlos; 2) Es funktioniert immer (oder zumindest haben Sie wahrscheinlich dringendere Probleme als Ihr Materialtransportsystem, wenn es nicht mehr funktioniert).

Das Problem an der Schwerkraft besteht darin, dass sie nicht immer praktikabel ist. Probleme wie Einschränkungen bei der Deckenhöhe, Kosten für große Strukturen und Zugangsplattformen sowie der Zugang zu Rohstoffen können dazu führen, dass die besten Prozessdiagramme allein im reinen Schwerkraftfluss nicht umgesetzt werden können. Wenn dies geschieht, müssen Sie Ihren Stapel wahrscheinlich flacher machen und auf ein Förderband legen. Doch welche Fördermethode sollten Sie wählen? Die Förderung trockener Schüttgüter kann im Wesentlichen in zwei Kategorien unterteilt werden: mechanisch und pneumatisch.

Aufgrund der bereits besprochenen allgemeinen Informationen bietet die mechanische Förderung in den folgenden Szenarien Vorteile:

Der Grund für die meisten dieser einschränkenden Parameter ist nicht das technische Design oder die Leistungsfähigkeit, sondern vielmehr Effizienz und Kosten. Mit anderen Worten: Es geht nicht darum, was möglich ist, sondern darum, was unter Effizienzgesichtspunkten praktisch ist.

Systeme, die extrem kurz sind oder eine niedrige Rate haben, sind in der Regel nicht kosteneffektiv in der Anschaffung, da die Fixkosten für den Kauf eines Filters und eines Gebläses im Vergleich zu den variablen Kosten der Rohrentfernung dazu führen, dass pneumatische Systeme mit Impulsstrahlfiltern, Verdrängergebläsen und Rotationsgebläsen ausgestattet sind Ventile sind im Vergleich zu einem einfachen Schneckenförderer oder Becherwerk ineffizient. (Hinweis für die Branche: Dies gilt nicht unbedingt für Vakuum-Sequenzierungssysteme auf Basis kleiner Unternehmen, die von einigen Herstellern verkauft werden.)

Der Betrieb sehr langer Systeme oder Systeme mit hoher Geschwindigkeit ist in der Regel nicht kosteneffektiv, da der Energieverbrauch für den Betrieb der Lufterzeugungsgeräte (Verdrängungsgebläse oder Kompressoren) im Vergleich zum Leistungsbedarf eines Förderbandes (z. B.) relativ hoch ist ) 100 t/h Kohle über 2000 Fuß. Während ein pneumatisches System oft sauberer und eigenständiger ist und weniger Wartung erfordert, sind die schieren Kosten für den Betrieb eines 500-PS-Gebläses, das möglicherweise erforderlich ist, um so viel zu erreichen, groß Wenn ein System funktioniert, sind die Betriebskosten tendenziell unpraktisch.

Zwischen diesen hohen und niedrigen Parametern haben pneumatische Systeme jedoch einen „Sweet Spot“. Für diese Tarife und Entfernungen sind sie oft preislich konkurrenzfähig und bieten eine Reihe von Vorteilen in Bezug auf Flexibilität, Sauberkeit und geringen Wartungsaufwand. Dies gilt insbesondere beim Routing. Viele mechanische Förderarten wie Bänder, Becher, Vibrationsförderer und starre Förderschnecken bieten keine Richtungsänderung. Im besten Fall können sie auf einer Steigung oder einem Gefälle gefahren werden, aber beim Wenden ist ein Wechsel auf ein anderes Förderband oder Gerät erforderlich. Andere mechanische Geräte können Abhilfe schaffen, wie z. B. flexible Schnecken, Z-Becherwerke und aeromechanische oder röhrenförmige Schleppförderer. Diese Geräte bieten zwar ein bis zwei Richtungswechsel, meist ist das jedoch das Maximum. Bei pneumatischen Systemen genügt ein zusätzlicher Winkel, wobei ein einzelnes System bis zu 12 Windungen haben kann, sofern diese bei der ursprünglichen Dimensionierung berücksichtigt werden.

Druckförderung versus Vakuumförderung Bei der pneumatischen Förderung trockener Schüttgüter muss der Anlagenplaner auch entscheiden, ob es sich um ein Drucksystem oder ein Vakuumsystem handelt. Für beides gibt es triftige Gründe. Drucksysteme sind oft effizienter und bieten höhere mögliche absolute Druckgrenzen als Vakuumsysteme bei einer bestimmten Leitungsgröße und einem bestimmten Typ von Luftbewegungsgeräten. Eine andere Denkweise ist, dass Ihr Auto vorwärts oft besser fahren kann als rückwärts. In beiden Fällen ist es immer noch das gleiche Auto, aber die Designparameter für die Art und Weise, wie Sie es bedienen, ermöglichen, dass es in einem Modus effizienter arbeitet als in einem anderen. Allerdings kommt es oft vor, dass Sie aus unterschiedlichen Gründen den umgekehrten Weg gehen müssen.

Das Drehkolbengebläse ist der „Motor“ der meisten pneumatischen Systeme mit verdünnter Phase. Diese Einheiten können entweder im Überdruck- oder Unterdruckmodus betrieben werden. Aufgrund von Schlupf und Luftverdünnung kann die gleiche Gebläsegröße jedoch +14 psig erreichen, aber nur -7 psig (ungefähr -14 in. Hg). Da es sich bei Druck um „Kraft“ oder „Arbeit“ in einer Leitungsgröße handelt, kann ein Drucksystem in einer bestimmten Leitung mehr leisten als ein Vakuumsystem.

Vakuumsysteme haben jedoch immer noch ihre Berechtigung und können in verschiedenen Situationen oft Vorteile gegenüber Drucksystemen bieten. Nachfolgend finden Sie eine kurze Zusammenfassung davon. Wie bei allen Designs ist es wichtig zu wissen, dass es sich hierbei um Verallgemeinerungen handelt, die in den meisten Fällen zutreffen, es jedoch Ausnahmen gibt. Einige dieser Variablen sind:

Sorge

Druck

Vakuum

Besser für mehrere Punkte

Am Ziel

Am Einlass

Luftschleuse erforderlich

Am Einlass

Am Ziel

Mehr Höhe erforderlich

Am Einlass

Am Ziel

Hitzeempfindliche Materialien

Kann Luftkühlung erfordern

Kein Effekt

Giftige/gefährliche Materialien

Höhere Expositionsgefahr

Zurückhaltender

Darüber hinaus gibt es einige Materialspeichergeräte, die nicht unter Druck gesetzt werden können, wie z. B. Triebwagen mit Trichterboden, oder die aufgrund von Luftleckagen zusätzliche Konstruktionsüberlegungen erfordern können, wie z. B. das Entladen von pulverförmigem Material aus einem ausgekleideten Schüttgutsack. Die Umstände dieser Geräte machen ein Vakuumsystem oft attraktiver, als es ein Drucksystem sonst sein könnte. Für diese Herausforderungen gibt es Designoptionen, die eingeführt werden können, damit ein Drucksystem bei Bedarf weiterhin funktioniert, aber möglicherweise mit zusätzlichen Kosten oder Einschränkungen verbunden sind.

Förderung mit verdünnter Phase oder Förderung mit dichter Phase Eine dritte wichtige Überlegung bei der pneumatischen Förderung ist die Wahl, ob ein System mit verdünnter Phase oder ein System mit dichter Phase konzipiert werden soll. Bei der pneumatischen Förderung geht es darum, trockene Schüttgüter mit Luft zu bewegen. Mit Luftgeschwindigkeit und Kraft kann man viele Dinge bewegen. Ein Tornado ist der Beweis dafür. Die Frage ist, welche Form hat das Material, das bewegt wurde, nachdem es transportiert wurde?

Bei der Dünnstromförderung geht es darum, Materialien in einem Luftstrom zu suspendieren und sie relativ schnell von Punkt A nach Punkt B zu transportieren. Da die Reibung des Produkts mit dem Rohr geringer ist und das Produkt im Luftstrom schweben soll, sind die Geschwindigkeiten hoch und die Drücke, die erforderlich sind, um der Reibung entgegenzuwirken, niedrig. Dichtstromsysteme bewegen das Produkt relativ langsam und lassen es durch das Rohr gleiten, oft in Schwall- oder Wellenform. Dies erfordert geringere Geschwindigkeiten und höhere Drücke.

Branchenschätzungen zeigen, dass die meisten pneumatischen Fördersysteme Dünnstrom- statt Dichtstrom-Fördersysteme sind (80 % gegenüber 20 %), da sie kostengünstiger in der Anschaffung und im Betrieb sind. Die meisten verwenden zur Erzeugung des Luftstroms Drehkolbengebläse anstelle von Kompressoren. Die meisten Dünnphasensysteme verwenden anstelle von Druckbehältern auch Drehventile zur Steuerung des Material-Luft-Verhältnisses. Der Preisunterschied dieser Artikel ist in der Regel erheblich. Allerdings können verdünnte Phasensysteme in einer von zwei Situationen weniger wünschenswert sein: wenn Materialien bröckelig (zerbrechlich; Partikelgröße abbaubar) sind oder wenn sie stark abrasiv sind.

Da Systeme mit verdünnter Phase mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten und Material schnell transportieren, können bröckelige Produkte bei ihrem Transport tendenziell leichter beschädigt werden. Wenn Sie aus einem Produkt Pellets, Flocken oder Formen herstellen und möchten, dass das Produkt diese Form beibehält, kann es problematisch sein, es gegen das Rohr zu schlagen (insbesondere gegen die Rohrbögen). Wenn diese Produkte langsamer entlang des Rohrs bewegt werden, verringert sich das Risiko einer Beschädigung erheblich. Extrudierte Formen wie Tiernahrung und Frühstückszerealien behalten ihre gewünschte Verpackungsform und landen nicht mit weniger Produkt als Staub am Boden des Beutels.

Darüber hinaus bieten die langsamen Geschwindigkeiten der Dichtstromförderung auch bei abrasiven Materialien Vorteile. Beim Fördern von Sand in verdünnter Phase handelt es sich beispielsweise im Wesentlichen um das Sandstrahlen des Inneren Ihrer Ausrüstung von innen nach außen. Während die Förderung von Materialien wie Zement und Kieselsäure im Dünnstrombetrieb möglich ist, hält die Ausrüstung tendenziell viel länger und ist weniger anfällig für Stoßverschleiß, wenn sie im Dichtstrommodus langsamer gefördert wird.

Abschließende Gedanken Der Entwurf eines Fördersystems kann ein differenziertes Unterfangen sein. Zu den Faktoren, die das Design beeinflussen, gehören Geschwindigkeit, Entfernung, Volumen, Arten von Geräten oder Prozessen, die das System beschicken, oder die Art und Weise, in die es entlädt, sowie gewünschte Eigenschaften der geförderten Materialien. Je mehr Informationen über diese Faktoren gesammelt werden, desto vollständiger und genauer sind die Empfehlungen für das Systemdesign. Wenn Sie eine gute Vorstellung davon haben, wohin Sie wollen und wie und wann Sie dorthin gelangen möchten, können Sie leichter den Weg zu einem erfolgreichen System finden.

Larry Eagan ist regionaler Vertriebsleiter bei Mangum Systems. Für weitere Informationen senden Sie eine E-Mail an [email protected], rufen Sie 800-748-7000 an oder besuchen Sie www.magnumsystems.com.

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