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Wie wird das Granulat von der Förderluft getrennt?

Durch vergrößern des Leitungsdurchmessers von der Materialleitung (d1) auf den Innen-durchmesser des Fördergeräts (d2) reduziert sich die Luftgeschwindigkeit (rote Pfeile), während das Luftvolumen (gelbe Pfeile) gleich bleibt (Bild: motan-colortronic).

Mo lüftet das Geheimnis des „schwebenden Granulatkorns“

Im weitesten Sinne lässt sich der Betrieb eines Fördergeräts mit einem Staubsauger vergleichen – allerdings mit einem gravierenden Unterschied: Im Staubsauger fängt der Staubbeutel die angesaugten Partikel ein, während im Fördergerät das Fördergut (Material) so vom Luftstrom getrennt werden muss, dass auch größere Mengen problemlos weiterverarbeitet werden können. Daher kommt übrigens der häufig verwendete Begriff „Abscheider“, was das Trennen (Abscheiden) des Materials vom Luftstrom beschreibt.

 

Eine Möglichkeit, das Material vom Luftstrom zu trennen besteht darin, die Luftgeschwindigkeit am Ende der Förderstrecke (im Fördergerät) zu reduzieren, indem man den Leitungsdurchmesser vergrößert (Bild 1). Entscheidend ist dabei, dass die Geschwindigkeit der Förderluft unter die Schwebegeschwindigkeit des Granulats sinkt. Nur dann fällt das Material aus dem Luftstrom im Fördergerät aus und sammelt sich über dem Auslauf des Fördergerätes, ehe es am Ende des Förderzyklus ausgetragen wird. Die Schwebegeschwindigkeit ist ihrerseits unter anderem abhängig von der Masse, der Dichte und der aerodynamischen Form (cw-Wert) des Granulats. So beträgt beispielsweise die Schwebegeschwindigkeit von PS-Granulat (3 mm, 1 kg/dm3, cw = 0,6) 7,4 m/s.

 

Partikel im Fördergut, deren Schwebegeschwindigkeit kleiner als die vertikale Luftgeschwindigkeit ist, werden mit dem Luftstrom über den Vakuumanschluss aus dem Fördergerät abgeführt. Dies kann je nach Anwendungsfall zur Reduzierung des Staubanteils vor der Verarbeitung auch gewünscht sein. Sollen die Feinanteile im Produkt verbleiben, sind im Förder-gerät geeignete Filter mit einem Abreinigungsmechanismus einzusetzen. Um zu verhindern, dass Granulat bei einer Überfüllung des Fördergeräts in die Vakuumleitung abgesaugt wird, sollte jedoch immer ein Schutzsieb eingebaut sein.

 

Ein Zykloneffekt tritt dann ein, wenn das Material tangential in das Fördergerät gelangt. Das Design der Trompete verringert die freie Querschnittsfläche im Einströmbereich, wodurch sich die Zentrifugalbeschleunigung erhöht. Das Abscheiden des Materials erfolgt insbesondere in den grünen Bereichen (Bild: motan-colortronic).

Eine weitere Möglichkeit, das Material vom Luftstrom zu trennen, nutzt einen Zykloneffekt und die dabei entstehenden Zentrifugalkräfte (Bild 2). Voraussetzung dafür ist ein tangentialer Materialeinlass der das Material an der Innenwand des Fördergeräts auf eine Kreisbahn zwingt. Dieser Effekt wird durch einen trompetenförmigen Einsatz am Deckel des Fördergeräts verstärkt. Der Lufteinlass der Trompete befindet sich unterhalb des Materialeinlaufs. Das Design der Trompete verringert die freie Querschnittsfläche im Einströmbereich, wodurch sich die Zentrifugalbeschleunigung erhöht. Zugleich lenkt die Trompete das Granulat in eine nach unten gerichtete, spiralförmige Flugbahn.

 

Das Konzept eignet sich besonders für Materialien mit hohen Feinanteilen. Durch die zusätzlichen Zentrifugalkräfte werden auch Teile abgeschieden, deren Schwebegeschwindigkeit kleiner als die nach oben strömende Luftgeschwindigkeit ist. Damit können unter bestimmten Voraussetzungen auch grießförmig Schüttgüter ohne Filter gefördert und abgeschieden werden.

 

Die weite Öffnung der Trompete trägt dazu bei, die Absauggeschwindigkeit möglichst klein zu halten. Partikel die nicht durch den Zentrifugaleffekt abgeschieden werden konnten und deren Schwebegeschwindigkeit kleiner als die Luftgeschwindigkeit im Bereich des Trompeteneinlasses sind, werden über die Vakuumleitung abgesaugt und im Zentralfilter vor dem Vakuumerzeuger abgeschieden. Daher kann dieses Prinzip ohne Filter verwendet werden. Auch ein Schutzsieb muss nicht zwingend eingebaut sein. Ohne Sieb lässt sich beispielsweise kurzes Engelshaar aus dem Fördergut entfernen.

 

Entscheidend für die Wirkungsweise der Trompete ist deren Konstruktion, insbesondere der Abstand zwischen der weiten Öffnung und dem Beginn des engeren Halses. Danach richtet sich auch die kritische Füllstandshöhe: zu viel Material kann das Sicherheitssieb verstopfen bzw. in die Vakuumleitung gelangen. Aus diesem Grund ist der Einbau eines Füllstandsensors im Fördergerät empfehlenswert.