Leitfaden der Big-Bag-Entleerung, Teil 2 Maßstab für die Entleerung: schnell, kontinuierlich und sicher

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J. Engelsmann AG

AZO GmbH + Co. KG

ALBRECHT Ingenieurbüro GmbH

Big-Bag-Entleerstationen stellen einen wichtigen Part in schüttgutverarbeitenden Industrien dar, der jedoch auch zur Schwachstelle werden kann, wenn die Anlage nicht auf den Gesamtprozess ausgelegt wurde. Welche Faktoren die Entleerung beeinflussen und wie man mit der richtigen Auslegung entgegen steuert, lesen Sie nun im zweiten Teil des Leitfadens.

Die Hauptfunktion einer Big-Bag-Entleerstation ist es, die eingespannten Big Bags restlos zu entleeren, um das Material schnell der Produktion zuzuführen. Daher stehen bei der Auslegung einer Entleerstation vor allem die zu entleerenden Materialien und ihre spezifischen Eigenschaften im Mittelpunkt der Überlegungen. Egal, ob es sich um leicht oder schwer fließendes, brückenbildendes oder auch staubendes Schüttgut handelt, die Station muss so ausgelegt sein, dass der Entleerprozess schnell, kontinuierlich und sicher für den Bediener abläuft. Als Leistungsmaßstab gilt dabei vor allem der vom Auftraggeber geforderte Big-Bag-Durchsatz pro Stunde. Um auch bei ungünstigen Produkteigenschaften die gewünschte Durchsatzleistung zu erzielen, bieten Anbieter von Entleersystemen Zusatz­equipment in Form von Fließhilfen an, die eine schnelle Big-Bag-Entleerung auch bei schwierigen Produkten ermöglichen.

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Neigen Schüttgüter beispielsweise dazu zu kompaktieren, bilden sie durch lange Transportwege oder Lagerung Agglomerate bzw. verdichten sich im Extremfall zu einem „Monoblock“. In dem Fall ist es notwendig, mechanisch von außen auf den Big Bag einzuwirken, um die Agglomerate aufzulösen. Dafür bietet Engelsmann Pilz-, Balkendruck- oder Walkvorrichtungen an. Pilz- und Balkendruckvorrichtungen werden an die Mittelstützen des Gestells montiert und wirken seitlich auf den Big Bag ein. Die Pilzdruckvorrichtung besteht aus pneumatisch betätigten Druckköpfen, die von der Form her einem Pilz ähneln. Sie drücken beim Entleervorgang von beiden Seiten gegen den Big Bag, sodass Verklumpungen zerstört werden und die Fließfähigkeit des Produkts wiederhergestellt wird.

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Nach dem gleichen Prinzip funktioniert auch die Balkendruckvorrichtung. Durch die Balkenform hat diese Entleerhilfe jedoch eine größere Angriffsfläche und ist somit auch für sehr feste und großflächige Verklumpungen wie der Bildung von Materialbrücken über dem Big-Bag-Auslauf oder eines Monoblocks geeignet. Zwar bewirken Balken- und Pilzdruckvorrichtungen, dass sich auch kompaktierende Materialien schnell entleeren lassen, oft verbleiben jedoch kleinere Agglomerate im Produkt, die durch diese Vorrichtungen nicht aufgebrochen werden können.

Wird in der Produktion jedoch eine feinere Körnung benötigt, empfiehlt sich der Einsatz von Klumpenbrechern oder Passiersieben direkt nach dem Entleertrichter.

Walkvorrichtungen dagegen kann man sich als zwei Auflagewangen vorstellen, auf die der Big Bag abgelegt wird. Sie bewegen sich bei der Entleerung abwechselnd nach oben und heben so je eine Seite des Big Bags an. Dadurch verbessert sich der Schüttwinkel, sodass schwer selbst fließende Produkte einfach in den Entleertrichter fallen. Anders als Pilz- oder Balkendruckvorrichtungen wirken die Walkvorrichtungen also von unten auf den Big Bag ein.

Anbackende Produkte dagegen tendieren dazu, sich an der Big-Bag-Innenwand festzusetzen, sodass auch hier eine schnelle und restlose Entleerung ohne den Einsatz einer Entleerhilfe nur schwer möglich ist. Die Ablagerungen an den Innenwänden können sich im Extremfall so weit aufbauen, dass sich im Innern des Big Bags ein schmaler Tunnel ausbildet, durch den dann wesentlich weniger Produkt aus dem Big Bag abfließen kann. Um eine schnelle und restlose Entleerung sicherzustellen, müssen die Anbackungen an den Innenwänden auch in diesen Fällen mechanisch gelöst werden. Wie bei kompaktierenden Materialien haben sich auch hier Pilz-, Balkendruck- und Walkvorrichtungen bewährt. Speziell bei Anbackungen liefern auch Vibrationstische hervorragende Ergebnisse. Sie bestehen meist aus einer Platte in Hufeisenform, auf der die komplette Big-Bag-Unterseite aufliegt. Mithilfe eines Vibrationsmotors wird die Platte in Schwingung versetzt. Diese Schwingungen übertragen sich auf den gesamten Big Bag, wodurch sich die Anbackungen lösen und mit ausgetragen werden können.

Schutz vor Staubemission

Einen besonders großen Einfluss auf die Auslegung von Big-Bag-Entleerstationen haben Schüttgüter die Staub bilden, wenn sie bewegt werden. Sie erzeugen explosionsgefährliche Atmosphären, die ohne entsprechende Sicherheitsvorkehrungen ein enormes Gefahrenpotenzial für Mensch und Anlage darstellen. Darüber hinaus gilt es natürlich auch, den Bediener der Entleerstation vor zu hoher Staubbelastung am Arbeitsplatz zu schützen. Bei der Auslegung von Big-Bag-Entleerstationen ist daher darauf zu achten, dass die besonders kritischen Anlagenteile wie die Entleervorrichtung, der Sammelbehälter aber auch der Produkteintrag in die angebauten Förder- und Dosierorgane gegen Staubemissionen geschützt sind. Idealerweise sind die Stationen im Entleerbereich als komplett geschlossene Systeme konstruiert – z.B. mit gut abgedichteten verschließbaren Entleertrichtern oder staubdichten Anbindungen von Schneckenförderern, Zellenradschleusen oder pneumatische Förderleitungen.

Vor allem jedoch sollte bei staubigen Produkten keinesfalls auf eine Entstaubung der Entleervorrichtung verzichtet werden. In der Regel bieten Anbieter die Möglichkeit, die Big-Bag-Entleerstation mithilfe eines Aspirationsstutzens am Entleertrichter mit einer externen Entstaubungsanlage zu verbinden, die den Staub aus der Entleervorrichtung absaugt und filtert. Besitzt der Betreiber jedoch keine eigene Entstaubungsanlage, besteht bei den meisten Entleerstationen auch die Möglichkeit, einen Saugfilter direkt am Entleertrichter anzubauen. In diesem Fall erzeugt ein Ventilator am Filter einen Unterdruck, über den die staubige Atmosphäre im Trichter abgesaugt und mithilfe der Filterelemente gereinigt wird. Wird das Abreinigungssystem des Filters aktiviert, werden die Produktpartikel mechanisch oder mithilfe von Druckluft in den Filterelementen gelöst und fallen zurück in den Entleertrichter der Station.

Big-Bag-Entleerstationen müssen für Einsatz in Atex-Umgebung zertifiziert sein

In der Regel sind Anlagenteile in denen staubige Materialien verarbeitet werden Atex-Schutzzonen, d.h. hier darf nur Produktionsequipment mit speziellen Sicherheitsmerkmalen eingesetzt werden, um zu verhindern, dass Staubwolken durch z.B. Funkenflug oder Hitze unbeabsichtigt zur Explosion gebracht werden. Beim Einsatz von Big-Bag-Entleerstationen ist daher unbedingt darauf zu achten, dass die jeweiligen Komponenten entsprechend für den Einsatz in einer Atex-Umgebung zertifiziert sind.

Ein weiterer Faktor für die Auslegung einer Entleerstation sind die branchenspezifischen Sicherheits- und Hygienerichtlinien, da diese die eingesetzten Werkstoffe und Oberflächenbehandlungen beeinflussen. In der Chemiebranche reicht es z.B. oft aus, die Big-Bag-Entleerstation in Normalstahl und nur produktberührende Komponenten in Edelstahl auszuführen. In der streng regulierten Lebensmittel- und Pharmabranche hingegen ist es meist erforderlich, dass selbst das Gestell komplett in gebürstetem Edelstahl mit verschliffenen Schweißnähten ausgeführt wird, um den hohen Hygienestandards gerecht zu werden. Oberstes Gebot in Anwendungen mit Nahrungs- und Arzneimitteln ist die Verhinderung von Produktkontaminationen durch z.B. Keimbildung oder Verunreinigungen durch andere Produkte. Das hier eingesetzte Produktionsequipment muss daher absolut rückstandsfrei zu reinigen sein. Betreiber von Big-Bag-Entleerstationen sollten daher darauf achten, dass insbesondere produktberührende Komponenten – allen voran die Entleervorrichtung – totraumfrei konstruiert und die Oberflächen möglichst glatt sind sowie keine Risse oder Falten aufweisen, in denen sich Produktreste trotz intensiver Reinigung festsetzen und verderben könnten. Zusätzlich ist darauf zu achten, dass auch sämtliche Dichtungen der Entleervorrichtung aus entsprechend konformen Werkstoffen hergestellt sind. Hier müssen die Anbieter von Big-Bag-Entleerlösungen entsprechende Nachweise erbringen. Nähere Informationen bzgl. geeigneter Werkstoffe können den FDA- bzw. GMP-Richtlinien oder der EU-Regulierung 1935/EC/2004 entnommen werden.

Fazit: Auch wenn es sich bei der Entleerung von Big Bags eigentlich um einen einfachen Prozess handelt, will die zugehörige Entleerstation gut durchdacht sein, damit sie im Betrieb perfekt zu den vorhandenen Produktionsprozessen, Sicherheits- bzw. Hygienevorschriften und vor allem den zu entleerenden Schüttgütern passt. Nur wer richtig auslegt, erreicht auch bei schwierigen Produkten die gewünschte Durchsatzleistung, Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Aus diesem Grund ist das Know-how eines Herstellers von Entleerstationen und dessen Erfahrung mit unterschiedlichen Materialien und Verfahren entscheidend für störungsfreie Produktionsabläufe – insbesondere dann, wenn im Rahmen der Problemstellung nicht nur die Entleerung der Big Bags im Mittelpunkt steht, sondern auch die Anbindung von Entleersystemen an die produktionstechnische Infrastruktur des Betreibers sauber gelöst sein muss. Ausführliche Beratungsgespräche mit dem Partner vor dem Kauf sind daher für jeden Betreiber ein „Muss“. Um eine entsprechende Verfahrensgarantie zu erhalten, ist es darüber hinaus empfehlenswert, die angebotenen Lösungen unter möglichst realistischen Bedingungen zu testen. Führende Hersteller wie J. Engelsmann verfügen in der Regel über ein eigenes Technikum, in dem verschiedene Entleerlösungen bis hin zu kompletten „Turnkey“-Anlagen getestet werden können.

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