Wie mit den richtigen Zellenradschleusen bei der pneumatischen Förderung auf eine Leckgasabführung verzichtet werden kann

In der Lebensmittelbranche werden Zellenradschleusen üblicherweise zum Produkteintrag von Schüttgütern in die pneumatische Druckförderung eingesetzt. Dabei erfüllt die Zellenradschleuse zwei entscheidende Aufgaben: Zum einen trägt der drehende Rotor das Schüttgut, wie etwa Stärke, Milchpulver oder andere pulverige Materialien, kontinuierlich aus einem Silo oder Behälter in die Förderleitung ein. Zum anderen dichtet die Zellenradschleuse den Überdruckbereich (z.B.+0,5 barg) der pneumatischen Förderung vom atmosphärischen Bereich oberhalb der Zellenradschleuse ab. Um langfristig einen sicheren und effizienten Betrieb der Anlage sicherstellen zu können, ist bei dieser Anwendung besonderes Augenmerk auf das entstehende Leckgas zu legen.

Wodurch entsteht Leckgas und welchen Einfluss hat es auf den Produkteintrag?
Leckgas entsteht durch die Druckdifferenz zwischen der mit Druck beaufschlagten Förderleitung und dem Einlauf der Zellenradschleuse. Zum einen strömt Fördergas durch den funktionsbedingten Spalt zwischen dem drehenden Rotor und dem Gehäuse (Spaltgas). Zum anderen füllt sich die Schleusenkammer nach dem Abwerfen des Förderprodukts mit Fördergas (Schöpfgas). Beides zusammen wird als sogenanntes Leckgas bezeichnet. Dieses strömt dem nach unten zufließenden Förderprodukt aus dem Silo / Behälter entgegen und behindert somit den Produkteintrag. Der Füllgrad der einzelnen Kammern des Rotors und folglich die Durchsatzleistung einer Zellenradschleuse wird, neben den Produkteigenschaften des Förderguts, vom Leckgasverhalten einer Zellenradschleuse bestimmt.

Üblicherweise wird mit herkömmlichen Zellenradschleusen versucht, das Leckgas über einen seitlichen Stutzen am Schleusengehäuse abzuführen, um den Produkteintrag am Schleuseneinlauf zu verbessern. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass nur das Schöpf- und nicht das Spaltgas abgeführt werden kann. Gleichzeitig wird, insbesondere bei pulvrigen Produkten, ein Teil des Förderprodukts über die extern vorzusehende Leckgasleitung in die Aspiration weggeleitet. Infolgedessen geht nicht nur Förderprodukt verloren, sondern es besteht das Risiko, dass sich im Leckgasrohr ältere Produktrückstände sammeln, die wieder zurück in die Schleuse gelangen. Gerade bei der Förderung von sensiblen Schüttgütern wie z.B. Milchpulver können Produktreste die Hygiene der Anlage negativ beeinflussen. Aufgrund von Toträumen in der Leckagsabführung ist dabei die Verunreinigung ganzer Produktchargen nicht ausgeschlossen - auch bei sorgfältiger Reinigung. Darüber hinaus ist die Anbringung einer externen Leckgasabführung mit zusätzlichen Investitions- und Wartungskosten verbunden. Die Experten von Coperion haben jahrzehntelange Erfahrung in der Förderung von Schüttgütern und sind mit den Tücken der Leckgasabführung bei Pulvern vertraut. Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, wurde bei der Entwicklung von Coperion Zellenradschleusen ein innovativer neuer Weg eingeschlagen.

Warum kann mit den Coperion Zellenradschleusen bei pulvrigen Produkten auf eine Leckgasabführung verzichtet und dennoch höchste Durchsatzleistungen erzielt werden?
Die von Coperion entwickelten Zellenradschleusen für Pulver unterscheiden sich deutlich von den üblichen am Markt erhältlichen Aggregaten. Sie verzichten auf eine seitliche Leckgasabführung am Gehäuse und können so die oben genannten Probleme wirksam umgehen. Darüber hinaus lassen sie sich besser reinigen und erreichen dennoch höchste Durchsätze. Basis hierfür ist ein Zellenradschleusen-Design mit einem besonders weiten Einlauf ohne Querschnittsverengung. Die direkt auf das Zellenradvolumen abgestimmte Einlaufgeometrie bietet genügend Raum, um das Leckgas am Schleuseneinlauf entspannen und durch die Produktsäule im Silo/Behälter strömen zu lassen. Der Zulauf wird dabei nicht übermäßig beeinflusst. Darüber hinaus wird ein hoher Füllgrad sichergestellt, wodurch sich nach wie vor signifikante Produktdurchsätze realisieren lassen.

Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, um auf eine separate Leckgasabführung verzichten zu können?
Die Installation ohne separate Leckgasabführung ist an die folgenden Bedingungen geknüpft:

1. Der Querschnitt der Einlaufgeometrie der Zellenradschleuse muss entsprechend groß und auf das Zelleradvolumen optimal abgestimmt sein, wie beispielsweise bei den Coperion Zellenradschleusen Typ ZXD und ZRD
2. Spaltmaße der Zellenradschleuse müssen genau gefertigt sein, um das Spaltgas gering zu halten
3. Die Zellenradschleuse muss direkt unter dem Silo angebracht werden
4. Das Silo verfügt über eine Austragshilfe, z.B. einem Vibrationsboden
5. Es sollte keine Querschnittsverengung über der Schleuse bestehen

Expertenfazit
Die meisten konventionellen Zellenradschleusen für Pulver sehen eine separate Leckgasabführung am Gehäuse oder direkt über der Zellenradschleuse vor. Solch eine externe Rohrleitung birgt allerdings die Gefahr von Produktrückständen und potenzieller Verunreinigungen, was gerade in der Lebensmittelbranche ganze Chargen unbrauchbar machen kann. Gleichzeitig entstehen bei dem klassischen Aufbau zusätzliche Investitions- und Wartungskosten, die bei einem Aufbau ohne separate Leckgasabführung und durch Einsatz von Coperion Zellenradschleusen vermieden werden können.

Kurz gesagt: Der Verzicht auf eine externe Leckgasabführung überzeugt durch geringere Investitionskosten, höchste Betriebssicherheit, bessere Reinigbarkeit und mehr Hygiene.

Coperions Lösung ohne separate Leckgasabführung ist bereits seit vielen Jahren und in einer Vielzahl von Anlagen erfolgreich im Einsatz.  Unsere Experten beraten Sie bzw. Ihren Anlagenbauer gerne, wie Sie auch bei Ihrer Anwendung und Ihrem Förderprodukt von den oben genannten Vorteilen profitieren können.