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Wenn zwei Schüttgutförderer besser sind als einer
sind als einer

Isotopische chemische Eigenschaften erfordern den Einsatz von mechanischen und pneumatischen Förderern, um eine hohe Chargengenauigkeit zu erzielen.

QUAPAW, OK, USA — Um hochreine chemische und isotopische Produkte herzustellen, hat EaglePicher Technologies einen neuen Prozess entwickelt, bei dem fünf Schüttgüter transportiert, mit hoher Genauigkeit abgewogen und zu einem Mischsystem transportiert werden.

Die EaglePicher-Ingenieure kannten die Chargenrezeptur und das Endergebnis, waren aber nicht auf eine bestimmte Fördertechnik oder Anlagenkonzeption fixiert. Nach Gesprächen mit verschiedenen Anlagenherstellern und einem Ausschreibungsverfahren entschied sich EaglePicher schließlich für ein einzigartiges Design von Flexicon, das flexible Schneckenförderer und ein Wiege-Dosierzentrum kombiniert, um den präzisen Dosieranforderungen zu Beginn des Prozesses gerecht zu werden, dem eine pneumatische Vakuumförderung nachgeschaltet wurde, um 100 Prozent der abgewogenen Inhaltsstoffe zur Endmischung zu befördern.


Fünf Inhaltsstoffe, zwei Wege

Der von EaglePicher entwickelte Prozess beinhaltet das Mischen mit Wasser von fünf Trockenprodukten, von denen vier in Big-Bags und eines in 23-kg-Säcken geliefert werden. Die Inhaltsstoffe sind feine Pulver, relativ rieselfähig, trocken und staubig. Die Luftfeuchtigkeit im System muss kontrolliert werden, um die Aufnahme von Raumfeuchtigkeit durch das Trockengut zu vermeiden.

Zwei der Inhaltsstoffe gehen direkt zu einem Nassmischer, die anderen drei werden zum Vermischen zuerst in einen Trockenmischer und erst dann in den Nassmischer geleitet. Die Gewichte der Inhaltsstoffe für die Chargenrezeptur variieren von einem Minimum von unter 9 kg bis zu einem Maximum von fast 200 kg pro Charge, und der Prozess erfordert Genauigkeiten innerhalb von +/- 1,00 % des Ziels über diesen breiten Bereich von Inhaltsstoffgewichten sowie für das Wasser.


Die Ausführung kombiniert für hohe Genauigkeit mechanische und pneumatische Fördertechnik.

Der Prozess erforderte eine Big-Bag Entleereinrichtung und ein Wiege-Dosiersystem mit Pulverförderung. Flexicon schlug ein gemeinsames Gewichtszunahme-Dosierzentrum vor, das die Zutaten mit flexiblen Schneckenförderern aus den Big-Bag Trichtern bewegt, sowie eine pneumatische Förderung, um die abgewogenen Inhaltsstoffe an den richtigen Ort zu bringen. Siehe Abbildung 1 für einen Gesamtsystemplan.

Big-Bags werden von der Big-Bag Austrageeinheit mit freitragendem I-Träger entleert, die mit Elektrozügen und Laufkatzen ausgestattet sind, so dass kein Gabelstapler erforderlich ist. Die Big-Bag-Austrageeinheiten (Abbildung 2) sind Teil eines geschlossenen Systems, das Staub zurückhält und den Fluss und die vollständige Entleerung des Materials fördert.

Der fünfte, weniger gewichtige Bestandteil wird manuell in eine Sackentleerstation mit Staubabsaugung entladen. Der Bediener schüttet mehrere Säcke auf einmal in den Trichter und füllt ihn mit Material für etwa eine Woche.

Die Inhaltsstoffe werden über flexible Schneckenförderer (Abbildung 3) in das Wiege-Dosiersystem überführt. Jeder der fünf Schneckenförderer ist mit unterschiedlichen Größen, Werkstoffen und Schneckenkonstruktionen basierend auf der Schüttdichte und den Fließeigenschaften speziell auf das zu fördernde Pulver ausgelegt. Flexible Schneckenförderer sind eine ideale Wahl für diese Art von Anwendung, da jeder dieser materialspezifischen Förderer eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei geringem Wartungsaufwand bietet.

Das einfache, gemeinsame Gewichtszunahme-Dosiersystem (Abbildung 4) erfasst die Zutaten nacheinander, während sie in den zentralen Wiegebehälter fließen. WägeZell übertragen die Gewichtszunahme-Informationen an eine Steuerung, die die Förderer startet, kurz vor Erreichen des Zielgewichts auf Rieseln herunterregelt und mit hoher Genauigkeit dann stoppt, wenn das vorgesehene Chargengewicht erreicht ist. Ein Schieberventil am Boden des Wiegebehälters entlädt das Material.

Da es zwei verschiedene Bestimmungsorte für die abgewogenen Zulaufströme gibt, leitet ein speziell entwickeltes Weichenventil den jeweiligen Inhaltsstoff an den richtigen Ort, entweder zum Trocken- oder zum Nassmischer. Die ersten beiden Inhaltsstoffe umgehen den Trockenmischer, der sich direkt unter dem Wiege-Dosiersystem befindet, und fallen durch eine Zellradschleuse in das pneumatische Vakuumfördersystem, das sie zum Nassmischer führt. Dort werden sie mit Wasser vorgemischt und zum Vermischen ruhen gelassen. Die anderen drei Zutaten fallen durch die Weiche direkt in den Trockenmischer, wo sie 30 Minuten lang gemischt werden. Das fertige Gemisch wird dann vom Boden des Trockenmischers über die gleiche Zellradschleuse in das gleiche pneumatische Fördersystem geleitet und in den Nassmischer befördert.

Dazu wurde ein pneumatisches Fördersystem gewählt, da dieses die diversen Pulver mit unterschiedlichen Eigenschaften bewältigt und das System das Fördergut vollständig evakuiert. Da das pneumatische Fördersystem den auszutragenden Behälter sowie die Förderleitung selbst vollständig evakuiert, werden Kreuzkontaminationen in diesem Multi-Inhaltsstoffsystem minimiert. Der vollständige Transfer des Materials stellt auch sicher, dass sowohl die einzelnen als auch die konsolidierten Chargenzutaten gewichtsgenau ihr Ziel erreichen.

Wenn die einzelnen trockenen Inhaltsstoffe aus dem pneumatischen Förderer austreten, werden sie in einem Filterbehälter gesammelt, der mit einer Rückstrahl-Filterreinigung ausgestattet ist, die den angesammelten Staub von den Filteroberflächen entfernt und eine vollständige Trennung des Materials vom Vakuumluftstrom gewährleistet (Abbildung 5). Der Filteraufnahmebehälter verwendet ein WägeZellmodul, um den vollständigen Chargentransfer zu bestätigen. Eine weitere Zellradschleuse nimmt das Pulver direkt in den darunter liegenden Nassmischer auf. Eine dem Filterbehälter nachgeschaltete 15-kW-Vakuum-Verdrängerpumpe sorgt für einen ausreichenden Luftstrom, um alle Materialien zu fördern.

Flexicon-Ingenieure waren während der Inbetriebnahme vor Ort, um das Bedienpersonal zu schulen. Laut Loren Harding, Betriebsleiter von EaglePicher, erfüllt das integrierte Förderpaket alle Prozessanforderungen und verhindert eine Kontamination der Produkt- und Anlagenumgebung.

Die endgültige Entscheidung von EaglePicher für Flexicon basierte auf mehreren wichtigen Vorteilen. Harding sagt: „Flexicon hatte die notwendige Erfahrung im Bereich Wägen und Dosieren, um ein für uns spezifisches umfassendes schlüsselfertiges System einschließlich SPS-basierter Steuerung mit garantierten Genauigkeiten zu liefern. Darüber hinaus war die Big-Bag-Entleereinheit von Flexicon mit patentierter Bag-Spout-Schnittstelle das Beste, was wir zur Aufrechterhaltung eines versiegelten Systems während der Entleerung gesehen haben. Schließlich, und vielleicht am wichtigsten, war Flexicon das einzige Unternehmen, das ein Vakuum-Pneumatiksystem in Kombination mit mechanischer Förderung vorschlug, was die vorteilhafteste Lösung für unsere Anforderungen ist."

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Bild 1: Eine Kombination aus flexibler Schnecke und pneumatischer Förderung erfüllt die Prozessanforderungen mit fünf flexiblen Schneckenförderern, die die Inhaltsstoffe zu einem Wiege-Dosiersystem transportieren, und einer pneumatischen Vakuumförderung, die die abgewogenen und gemischten Trockensubstanzen zum Nassmischen transportiert.
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Bild 2: Die Big-Bag-Entleereinheiten verwenden die proprietäre Schnittstelle Big-Bag-Spout, die eine hochintegrierte, hermetische Verbindung schafft, um Staub zurückzuhalten und eine Kontamination des Produkts und der Anlagenumgebung zu verhindern. Eine manuelle Sackentleerstation mit Staubsammlung (Mitte) schützt die Mitarbeiter und verhindert eine Kontamination der Anlage.
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Bild 3: Flexible Schneckenförderer verlangsamen am Ende auf Rieselgeschwindigkeit, um eine präzise Dosierung der Inhaltsstoffe bis auf 1 % der Rezeptvorgaben zu erreichen, und isolieren die Pulver außerdem von Feuchtigkeit in der Werksluft.
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Bild 4: Ein automatisiertes Regelsystem verwaltet den gesamten Prozess nach vorprogrammierten Chargenrezepten.
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Bild 5: Ein Empfangsfilter mit Rückstrahl-Filterreinigung trennt das Pulver kontinuierlich und effizient aus dem pneumatischen Vakuumsystem und ist der Startpunkt für die Einleitung in den Nassmischer.
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(L - R) Fünf flexible Schneckenförderer transportieren das Pulver von einer Sack- und vier Big-Bag-Entleerstationen zu einem auf WägeZell montierten Gewichtszunahme-Trichter. Drei der Zutaten werden gewichtsdosiert per Schwerkraft aus dem Trichter in einen Trockenmischer ausgetragen und in eine pneumatische Förderleitung dosiert, die an einem Empfangsfilter zur Abgabe in einen Nassmischer endet. Die beiden anderen Inhaltsstoffe werden auf die gleiche Weise gewichtsdosiert, aber sie umgehen die Trockenmischstufe und werden stattdessen direkt in die pneumatische, am Empfangsfilter endende Förderleitung und von dort schließlich in den Nassmischer geleitet, wo alle fünf Inhaltsstoffe kombiniert werden.
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