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Entwerfen von Lager- und Fördersystemen für eine problemlose Dosierung von Schüttgütern

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Abhängig von den Prozessanforderungen stehen auf dem Markt eine Vielzahl von Schüttgut-Dosier- und Wiegesystemen zur Verfügung. Es ist eine Tatsache, dass richtig ausgewählte Wägesysteme über viele Jahre hinweg einen problemlosen Service mit minimalem Verlust an Rohstoffen aufgrund von unsachgemäßer Messung bieten.

Von Süleyman Salihler, General Manager, Polimak Process Solutions Inc.

Suleyman Salihler

Süleyman Salihler, General Manager, Polimak Process Solutions Inc.

Im Allgemeinen konzentrieren sich Endbenutzer auf die Bestimmung der richtigen Konfiguration von Dosiersystemen. Folglich werden Lager- und Fördersysteme, die Dosiersysteme mit Rohmaterial versorgen, im Allgemeinen ignoriert oder übersehen.

Da es wichtig ist, die am besten geeignete Konfiguration für ein Mindestbudget und eine kürzeste Investitionsrendite zu erzielen, sollten diese Systeme eingehend untersucht werden.

Rohstofflagersysteme

Die Hauptentscheidungspunkte sind zunächst:

  • Wie viel Rohmaterial soll auf der Baustelle gelagert werden?
  • Wie sollen die Rohstoffe gelagert werden?
  • Wie sollen die Rohstoffe vom Lager zum Dosiersystem gefördert werden?
  • Wie schützt man das Dosiersystem vor Störungen von Fördersystemen?


Die Menge an Rohmaterial, die an einem Standort gelagert werden soll, hängt vom Durchsatz der Produktionslinie, der Logistik für die Lieferung der Zutaten, dem Standort und dem Betriebsbudget ab. Trockene Schüttgüter können in Silos, kleinen Zwischenbehältern, Oktabinen, Säcken und FIBC / Big Bags gelagert werden.

Silos und Big Bags werden im Allgemeinen für Hauptzutaten aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit bevorzugt. Wenn die Rohstoffe mit einem Tankwagen oder in einem Seesack transportiert werden, werden sie mit minimalem Aufwand direkt in Lagersilos befördert. In Big Bags sollte ein System zum Entladen von Big Bags und Befüllen der Silos vorhanden sein.

Es ergeben sich einige Fragen zum Big-Bag-Handling:

- Sollen die Big Bags einige Zeit in einem Lagerhaus gelagert werden?

- Sollen die Silos so schnell wie möglich gefüllt werden?

- Ist im Lager genügend Platz?

- Wie sollen die Big Bags gehandhabt werden? Zum Beispiel mit Gabelstapler oder Brückenkran?

- Was ist mit Sicherheitsfragen?

Die Werksleiter sollten bei der Beantwortung dieser Fragen sehr vorsichtig sein.

Die nächste Frage ist die Bestimmung des Big-Bag-Entladesystems. Big-Bag-Entleerungssysteme dienen zum sicheren Entladen von Big-Bags und Befüllen der Silos. Die Förderleistung von Big-Bag-Entladern ist dabei ein sehr wichtiger Aspekt.

Ausrüstungslieferanten geben im Allgemeinen die Kapazität der Fördersysteme zwischen dem Big-Bag-Entlader und dem Silo an. Die Effizienz des Bedieners ist jedoch viel wichtiger. Die Gesamtzeit für die Handhabung eines Big Bags umfasst die Lieferung des Big Bags ab Lager, das Anheben des Big Bags, das Aufsetzen auf den Big Bag-Entlader, das Lösen oder Abschneiden des Entladeauslaufs, das Warten auf das Entladen des Produkts und das Entfernen des leeren Beutels. Daher sollte die Auswahl eines Big-Bag-Entladesystems sorgfältig getroffen werden.

Die gleichen Fragen stellen sich für Zutaten, die in Säcken oder Oktabinen gebracht werden. Auf dem Markt gibt es eine breite Palette von Sack- und Oktabinentleerungssystemen, die an pneumatische oder mechanische Förderer angeschlossen sind. Die Integration dieser Systeme sollte ebenfalls eingehend untersucht werden, um eine reibungslose Produktion zu gewährleisten.

Neben großen Lagersilos können auch kleine Zwischenbehälter zur Lagerung verwendet werden. Diese Trichter werden im Allgemeinen bevorzugt, wenn die Gesamtkapazität einer Anlage relativ gering ist. Auch hier sind Ladesysteme für diese Trichter entsprechend auszulegen.

Fördertechnik

Alle Dosier- und Dosiersysteme beinhalten Gewichtsverlust und / oder Gewichtszunahme in Gewichtseinheiten. Diese Einheiten haben im Allgemeinen oben Trichter, um die Zutat vorübergehend zu lagern. Hier werden mechanische oder pneumatische Fördersysteme benötigt, um Zutaten aus Silos, Säcken, Big Bags oder Octabins zu fördern.

Die Kapazität von Fördersystemen ist sorgfältig zu bestimmen, um das benötigte Material bei Bedarf bereitzustellen. Als nächstes gehen wir die Details der Berechnungen durch, um einen einfachen Weg zur Bestimmung der richtigen Förderkapazität zu finden.

Betrachten wir ein einfaches Dosiersystem mit Gewichtsverlust- und Gewichtszunahmeeinheiten (Abb. 1). Der Gewichtszunahmebehälter enthält zwei Hauptbestandteile, die in den Mischer überführt werden . Und zwei kleine Zutaten, die direkt in den Mixer gegeben werden. Das Mischen beginnt, nachdem alle Zutaten in den Mischer geladen wurden.

Abbildung 1. Aufbau eines Dosiersystems
Abbildung 2. Zeitdiagramm

Das System funktioniert wie folgt (Abb. 2.):

> Der Mischer beginnt mit dem Mischen der Rohstoffe der vorherigen Charge.

> Hauptbestandteil 1 wird in den Wägebehälter eingespeist (Gewichtszunahme).

> Hauptbestandteil 2 wird in den Wägebehälter eingespeist (Gewichtszunahme).

> Das System wartet, bis der Mischer fertig ist, und gibt dann das gemischte Produkt aus.

> Der Wiegetrichter gibt die Inhaltsstoffe 1 & 2 zusammen mit den Nebenbestandteilen 1 & 2 gleichzeitig in den Mischer ab. Zyklus endet.

> Neuer Zyklus beginnt, Mischer beginnt erneut zu mischen.

Daher kann die Gesamtdauer eines Dosier- und Dosierzyklus wie folgt geschrieben werden:

(T = Zeitaufwand, Q = Menge)

Bei 1:

Wenn (TMischen + TMixerentladung) <(Tmajor1 + Tmajor2) und TTrichterentleerung < Tminor2 und Tminor1 < Tminor2

Tcycle = Tmajor1 + Tmajor2 + Tminor2

Bei 2:

Wenn (TMischen + TMixerentladung) <(Tmajor1 + Tmajor2) und Tminor1 < TTrichterentladung und Tminor2 < TTrichterentleerung

Tcycle = Tmajor1 + Tmajor2 + TTrichterentleerung


Bei 3:

Ob (Tmajor1 + Tmajor2) <(TMischen + TMixerentladung) und TTrichterentleerung < Tminor2 und Tminor1 < Tminor2

Tcycle = TMischen + TMixerentladung + Tminor2


Bei 4:

Ob (Tmajor1 + Tmajor2) <(TMischen + TMixerentladung) und Tminor1 < TTrichterentladung und Tminor2 < TTrichterentleerung

Tcycle = TMischen + TMixerentladung + TTrichterentleerung


Tmajor1, Tmajor2, Tminor1, Tminor2 sind die Zeiten, die benötigt werden, um die Dosierung der einzelnen Inhaltsstoffe abzuschließen.

Ttrichterentleerung ist die Zeit, die zum Entleeren des Wiegebehälters benötigt wird.

TMischen ist die Zeit, die zum Mischen aller Rohstoffe benötigt wird.

TMischerentladung ist die Zeit, die zum Entladen des Mischers benötigt wird.


In einer Vielzahl von Anwendungen kann die Dosierung während des Mischvorgangs erfolgen. Einige Materialien können zuerst gemischt werden und einige Additive können hinzugefügt werden, während der Mischer arbeitet. Es ist auch Zeit erforderlich, um die Wiegetrichter nach dem Befüllen oder Entladen zu stabilisieren. Berechnungen sind entsprechend durchzuführen.

Jetzt können wir die Zeit berechnen, die zum Befüllen der einzelnen Zutatenbehälter zur Verfügung steht. Die zur Befüllung eines Behälters mit einer Zutat zur Verfügung stehende Zeit beträgt beispielsweise:

Tfilling1 = TZyklus - Tmajor1

Die Kapazität eines Fördersystems kann wie folgt berechnet werden:

Kapazität = QZutat1 / Tfüllung1

Wo QIngredient1 ist die Menge an Material, die in einer Charge verwendet werden soll.

Als ein Beispiel; wenn 50kg Calciumcarbonat (CaCO3) und 100kg PVC in einem Mischprozess verwendet werden sollen;

TfillingCaCo3 ist 5 Minuten und TfilingPVC beträgt 8 Minuten; TZyklus ist 12 Minuten

Kapazität eines CaCo3-Fördersystems = 50kg / 5min = 600 kg / h

Kapazität eines PVC-Fördersystems = 100kg / 8min = 750 kg / h


Anzahl der Zyklen = 60min / 12min = 5 Zyklen / Stunde

= 120 Zyklen / Tag

Wenn die Anlage 24 Stunden pro Tag ausführt:


Täglicher Verbrauch von CaCo3 = 120 x 50 = 6.000 kg

Täglicher Verbrauch von PVC = 120 x 100 = 12.000 kg


Unter der Annahme, dass CaCo3 von 25-Tonnen-Massen-Lkw geliefert wird, reicht ein CaCo3-Lkw für 4.2-Produktionstage. Daher muss alle 4-Tage ein Bulk-LKW ausgeliefert werden. Für diesen Vorgang ist ein 25-Tonnen-Silo erforderlich.

Im Silo sollte eine gewisse Reserve vorhanden sein, um Produktionsausfälle im Falle einer Verzögerung des Logistikbetriebs zu vermeiden. Daher werden 30 Tonnen Kapazität ungefähr einen Tag mehr Zeit bieten. Abhängig von den Standortbedingungen könnten sich die Werksleiter für den Kauf von Silos mit höherer Kapazität entscheiden, um den LKW-Verkehr zu verringern.

Wenn PVC in 500-kg-Big-Bags geliefert wird, muss 24-Big-Bags pro Tag umgeschlagen werden. Zu diesem Zeitpunkt gibt es zwei Möglichkeiten für die Handhabung von PVC: Erstens können Big-Bag-Entladestationen direkt an ein Dosiersystem angeschlossen werden, sodass das PVC direkt von den Big-Bags zu den Bunkern transportiert werden kann (Abb. 3.).

Ein Bediener sollte einen vollen Big Bag auf die Entladeeinheit stellen und stündlich leere Big Bags entfernen. Die Kapazität des Förderers, der zwischen dem Big-Bag-Entlader und dem Dosiersystem installiert ist, würde wie oben angegeben 750kg pro Stunde betragen.

Die andere Möglichkeit besteht darin, eine Big-Bag-Entladestation an ein Lagersilo anzuschließen und Förderbänder mit höherer Kapazität zu verwenden, z. B. 6 Tonnen pro Stunde. (Abb. 4.) 12 Big Bags sollen pro Stunde entladen werden und zwei Stunden Beladung würden für die tägliche Produktion ausreichen. Die Bestimmung der Kapazität des PVC-Silos ist genauso wichtig wie die von Calciumcarbonat.

Abbildung 3. Big-Bag-Entlader an Dosiersystem angeschlossen
Abbildung 4. Big-Bag-Entlader mit Silo verbunden

Kleine Säcke oder Beutel werden häufig für kleinere Zutaten verwendet. Diese Säcke werden im Allgemeinen in der Nähe von Wägesystemen aufbewahrt, damit die Bediener die Trichter bei Bedarf manuell füllen können. Ein gutes Automatisierungssystem sollte den Bediener warnen, bevor der Behälter leer ist. Daher sind Füllstandsensoren oder ähnliche Geräte erforderlich, um den Füllstand des Produkts im Trichter zu überwachen.

Fehler vermeiden

Um ein problemloses Wiegen zu gewährleisten, sollten alle vor- und nachgeschalteten Geräte vom Wägesystem getrennt sein.

Folgende Punkte sind zu beachten:

  • Mechanische Schwingungen von Fördersystemen sind zu isolieren. Elastische Kupplungen, Schwingungsdämpfer können verwendet werden, die Produktionslinie ist entsprechend auszulegen.
  • Der Luftdruckeffekt ist ein weiteres Problem. Pulverförmige Materialien können durch Druck- oder Vakuumfördersysteme geladen werden. Jeder Druckunterschied zwischen dem Wägesystem und den angeschlossenen Geräten kann zu Messfehlern führen. Das Ablassen der Luft und die Verwendung einer flexiblen Verbindung zwischen den Kammern würde die negativen Auswirkungen des Luftdrucks verringern.
  • Die Einlassöffnung des Wägebehälters sollte nicht die Last aufnehmen, die die Waage zu wiegen versucht. Es ist wichtig zu überprüfen, wie das Material auf die Waage geladen wird. Eine gute Waage gleicht zwar Fehler aus, die durch außermittige Beladung verursacht werden. Es empfiehlt sich jedoch, die Beladung gleichmäßig zu verteilen.
  • Lager- und Fördersysteme sind bei Rezepturänderungen einfach zu reinigen. Die mechanische Auslegung dieser Systeme sollte entsprechend erfolgen.
  • Angeschlossene Elektrokabel, Druckluftschläuche und ähnliche Geräte müssen unter minimaler Spannung stehen.
  • Wägezellen sind die wichtigste Komponente von Wägesystemen und wurden entwickelt, um Temperaturänderungen auszugleichen. Es gibt jedoch Mindest- und Höchsttemperaturgrenzen für Wägezellen. Die Einhaltung relativ konstanter Lufttemperaturen würde Lesefehler verhindern.

Optimale Dosierung erreichen

Die Festlegung der Konfiguration und Systemauswahl erfolgt in der Regel budgetabhängig, und der Return on Investment ist die Rechtfertigung für die Auswahl von Zulieferern und Geräten.

Auf dem Markt ist eine breite Palette von Engineering-Lösungen erhältlich, und die Werksleiter müssen die für ihre Erweiterbarkeit und Flexibilität am besten geeigneten auswählen.

Die Lösung eines technischen Problems ist für diese Art von Investition keine Option. Eine gute und detaillierte Studie zu Beginn ermöglicht zukünftiges Wachstum und jahrelangen problemlosen Service.

Prozessindustrie Informer

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