In diesem Artikel wird eingegangen auf:

  • Die wichtigsten Parameter bei der Wahl der Luftförderung
  • Wie Ventilatoren Luft bewegen
  • Wie Gebläse Luft bewegen
  • Wie Kompressoren Luft bewegen
  • Wie Vakuumpumpen Luft bewegen

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Die wichtigsten Parameter bei der Wahl der Luftförderung

Die Art und Weise, wie die Luft zur Förderung des Produkts erzeugt wird, bildet den Kern des pneumatischen Fördersystems und wird als das Herz des Systems betrachtet. Die beiden wichtigsten Parameter bei der Wahl der Luftförderungsmethode sind das erforderliche Volumenstrom und der zu liefernde Druck. Zur Berechnung des Volumenstroms wird der Durchfluss auf den Durchfluss bei atmosphärischem Druck (101,3 kPa) und einer Standardtemperatur von 20°C zurückgerechnet. Die benötigten Werte dieser Parameter hängen von verschiedenen Faktoren ab. Wird eine Flugförderung oder eine Dense-Phase-Förderung eingesetzt? Welches Produkt muss transportiert werden? Welche Eigenschaften haben die geförderten Produkte? Wie groß ist die Förderstrecke? Welchen Durchmesser hat die Leitung? Mit welcher Geschwindigkeit soll das Produkt transportiert werden? Dies sind alles Fragen, die beantwortet werden müssen.

Möglicherweise ist bereits Luft in der Anlage verfügbar, aber deren Nutzung könnte energetisch ineffizient sein. Jede Wahl hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Einige Methoden zur Luftförderung haben Einschränkungen. Manche sind besser für Druckförderung geeignet als für Saugförderung. Die Leistungsanforderungen für die Luftzufuhr können hoch sein, insbesondere wenn das Produkt mit einem hohen Volumenstrom über eine große Entfernung transportiert werden muss. Bei der Kompression von Luft wird diese erwärmt – dieser Effekt ist als Boyle-Gay-Lussac bekannt. Einige Produkte erfordern aufgrund ihrer Eigenschaften, dass die Luft vor der Verwendung wieder abgekühlt wird. Beim Abkühlen der Luft kann Kondensat entstehen, weshalb in manchen Fällen die Luft auch getrocknet werden muss.

Verfügbare Methoden zur Luftförderung für pneumatische Förderanwendungen sind:

  • Ventilatoren
  • Gebläse
  • Kompressoren
  • Vakuumpumpen
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Tierfutteranlage mit Vakuumpumpen

Wie Ventilatoren Luft bewegen

Bei pneumatischen Förderanwendungen, in denen Ventilatoren verwendet werden, haben diese oft ein flaches Schaufeldesign. Sie werden hauptsächlich für die Flugförderung über kurze Entfernungen eingesetzt, wo die Wahrscheinlichkeit einer Leitungsverstopfung gering ist und die Produktzufuhr nicht stark schwankt. Ventilatoren werden sowohl bei Druck- als auch bei Saugbeförderung verwendet. Zudem kommen sie in kombinierten Saug-Druck-Systemen zum Einsatz, auch bekannt als Closed-Loop-Systeme. In solchen Systemen ist es sogar möglich, leichte, nicht-abrasive Materialien direkt durch den Ventilator zu transportieren. Bei dieser Art des pneumatischen Transports muss jedoch sorgfältig geprüft werden, ob sich das Produkt an den Ventilatorschaufeln anlagert. Eine solche Ablagerung hätte negative Auswirkungen auf die Systemkapazität, die Lebensdauer des Ventilators und den Energieverbrauch des Systems.

Ventilatoren sind nicht für den Einsatz bei höherem Druck oder für schwere Anwendungen geeignet, da ihre Betriebseigenschaften für diese Anforderungen in der Regel unzureichend sind. Die Drehzahl des Ventilators sollte so niedrig wie möglich sein, da eine höhere Geschwindigkeit den Verschleiß des Systems beeinflusst. Optimal ist die Wahl eines Ventilators, dessen kritische Drehzahl mindestens das 1,5-fache der Betriebsdrehzahl des pneumatischen Fördersystems beträgt.

Das größte Problem bei Ventilatoren besteht darin, dass das Luftvolumen stark vom Druckverlust in der Förderleitung abhängt. Die konstante Drehzahlkennlinie neigt dazu, sich bei hohem Betriebsdruck abzuflachen. Angenommen, die Luftgeschwindigkeit in einer Flugförderung beträgt 20 m/s, dann dauert es bei einer 50 Meter langen Rohrleitung nur 2,5 Sekunden, bis die Luft die gesamte Länge der Leitung durchlaufen hat. Ein kurzfristiger Anstieg der Produktzufuhr kann sich daher sehr schnell auf den erforderlichen Druck auswirken. Sinkt die Transportluftgeschwindigkeit dadurch unter den Mindestwert, lagert sich das Produkt in der Leitung ab, was in kürzester Zeit zu einer Verstopfung führen kann.

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Geschlossenes Kreislaufsystem

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Wie bewegen Blower Luft

Genau wie Ventilatoren werden Blower für den Kurzstrecken-Fördertransport eingesetzt. Sie finden sowohl in Druck- als auch in Saugfördersystemen Anwendung, jedoch nicht in geschlossenen Kreislaufsystemen. Blower sind nicht dafür ausgelegt, das Material direkt durch das System zu transportieren. Dies liegt daran, dass sie aus zwei Rotoren bestehen, die mit minimalem Spiel ineinandergreifen.

In der Praxis erreichen Blower einen Unterdruck von bis zu -500 mBar bei Saugförderung und einen Druck von bis zu 1,1 bar bei Druckförderung. Aufgrund dieses Druckbereichs sind sie weniger für den Dense-Phase-Transport geeignet. Ein höherer Druck führt zu einem Temperaturanstieg der Luft. Eine Faustregel besagt, dass jede Druckerhöhung um 100 mBar eine Temperatursteigerung der Luft um 10°C verursacht.

Wie bei Ventilatoren führt eine Druckerhöhung zu einer Reduzierung des Luftvolumens. Dies muss bei der Auslegung eines Druckfördersystems berücksichtigt werden, da sonst Verstopfungen entstehen können. Allerdings sind Blower besser in der Lage, mit solchen Bedingungen umzugehen als Ventilatoren.

Wie bewegen Kompressoren Luft

Ein Kompressor ist ein Gerät, das ein Gas, meist Luft, verdichtet und unter höherem Druck bereitstellt. Durch die Druckerhöhung steigen sowohl die Dichte als auch die Temperatur des Gases erheblich an. Während Ventilatoren und Blower hauptsächlich für die Luftströmung sorgen, erzeugen sie im Gegensatz zu einem Kompressor nur eine sehr geringe Druckerhöhung.

Ein Kompressor saugt Luft an und verdichtet sie anschließend. Ein vollständiges System besteht neben dem Kompressor oft aus einem Pufferbehälter, um einen hohen Verbrauch in kurzer Zeit bei relativ konstantem Druck auszugleichen. Zudem kann die Qualität des Gases bei Bedarf durch Lufttrockner, Luftkühler und Druckluftfilter verbessert werden.

Die konstante Druckversorgung durch einen Kompressor in Kombination mit einem Pufferbehälter macht ihn besonders geeignet für den Einsatz im Dense-Phase-Transport.

Wie bewegen Vakuumpumpen Luft

Mit einer Vakuumpumpe wird ein Vakuum generiert. Die Vakuumpumpe erzeugt das Vakuum, indem sie das Gas aus dem pneumatischen Leitungssystem zieht. Die Funktionsweise basiert auf dem Drehschieberprinzip. Dabei sitzen Schieber auf einer exzentrischen Achse. Diese Schieber bewegen sich durch die rotierende Achse von außen nach innen und erzeugen so einen Unterdruck im System.

Vakuumpumpen haben einen Bereich von bis zu -950 mBar. Beim pneumatischen Transport wird in der Praxis kein Unterdruck tiefer als -800 mBar verwendet. Ein wichtiger Punkt beim Unterdrucktransport ist der Empfangsbehälter. Falls dieser nicht korrekt konstruiert ist, kann er implodieren.

Eine Übersicht der vier Methoden zur Luftbewegung im pneumatischen Transport ist in der folgenden Tabelle dargestellt:

Luft erzeugt durch:Typ pneumatischer TransportAnwendungDruckVorteileNachteile
Ventilator
  • Flugtransport
  • Blasen
  • Saugen
  • Geschlossener Kreislauf
100 mBar
  • Kostengünstig
  • Kann nicht gut mit Druckunterschieden umgehen
(Vakuum) Blower
  • Flugtransport
  • Blasen
  • Saugen
-450 mBar - 1,1 Bar
  • Kann besser mit Druckunterschieden umgehen als ein Ventilator
  • Teurer
Compressor
  • Dense-Phase
  • Flugtransport
  • Blasen
1 - 5 Bar
  • Mehr Druck für den Transport verfügbar
  • Energetisch weniger effizient
Vacuümpomp
  • Dense-Phase
  • Flugtransport
  • Saugen
-700 mBar
  • Kann besser mit Druckunterschieden umgehen als ein Ventilator
  • Kann ein tieferes Vakuum erzeugen als ein (Vakuum-Blower)
  • Teurer als ein Ventilator
  • Energetisch weniger effizient als ein Blower
Juul Jenneskens

Name: Juul Jenneskens
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