Verteilen und Austragen Pastenbunker für eingeschränkt fließfähige Produkte

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Mit Bevorratungen, wie Silos und Bunkern, ist es ein bisschen wie mit Schuhen: Sie sollen passen, sie sollen keine Engstellen haben, der 'Inhalt' soll gut rein und wieder heraus kommen. Komfort kann nicht schaden. Nur meist werden Schuhe fertig konfektioniert angeboten und nicht auf individuelle Bedarfsfälle zugeschnitten, wie dies bei Silos und Bunkern sowie deren Austragsvorrichtungen der Fall ist.

Für Silos und Bunker kann es bereits in der Planungsphase problematisch werden. In Gebäuden bzw. im Stahlbau sind verfügbare Höhen oft recht begrenzt. Wie erforderliche Nutzvolumen unterbringen? Wenn die Höhe nicht reicht, muss mehr in die Breite gegangen werden. Wie gestalten? Was ist eine günstige Form – eckig oder rund? Unten mit Auslaufkonus? Gibt es eine Alternative, mit der die größte Ausdehnung über möglichst die gesamte Höhe ausgenutzt werden kann und somit das gewollte Fassungsvermögen, weder durch die Geometrie, noch durch Abflusseinrichtungen, wie Auslaufkonen, wesentlich eingeschränkt wird?

So genannte Pastenbunker haben Austragshilfen und gegebenenfalls oben auch Verteileinrichtungen für die Befüllung, wodurch der Querschnitt im Wesentlichen von oben bis unten beibehalten werden kann.

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Als Austragshilfen können Förderschnecken in Form eines Schneckenbodens dienen. Diese werden mit ihren Fördergewinden ineinander kämmend angeordnet, um Toträume zu vermeiden. Eine andere Möglichkeit ist ein Räumer, drehend mit Flügeln bzw. Armen, um Bewegung in den Bunkervorrat zu bringen, diesen in der Fläche zu verteilen und so den Abfluss an bestimmter oder bestimmten Stellen zu ermöglichen. Ein Schneckenboden bildet einen, von oben gesehen, rechteckigen Austrag, wodurch er für Bunker mit rechteckigem Grundriss günstig erscheint. Aus Bevorratungen mit rundem Grundriss ragt er horizontal heraus, sodass der Platzvorteil fraglich wird, insbesondere wenn eine Sammelschnecke darunter für eine bestimmte Abgabeposition des Bunkerinhalts vorhanden ist.

Pastenbunker für eingeschränkt fließfähige Produkte

Hier wird auf Bunker und Silos als Bevorratungen mit rundem Grundriss eingegangen und für wenig bzw. eingeschränkt fließfähige Stoffe. Solche Anwendungen führten zu dem teils landläufigen Begriff 'Pastenbunker'. Eine wirkliche Paste dürfte jedoch so anhaftend sein, dass sie mit derartigen Austragshilfen und Förderern kaum aus einem Bunker entleert werden kann.

Um die Bunkerwandreibung zu reduzieren, keinen Kernfluss und erst recht keine Verstopfung in der Bevorratung zu provozieren, ist der Mantel etwas konisch gestaltet. Das bedeutet, der runde Querschnitt wird nach unten größer. Die Geometrie ist daher die eines Kegelstumpfs.

Besitzt ein Pastenbunker einen oben angebrachten Verteilrechen für eine gleichmäßige Befüllung, wird dieser über eine Zentralwelle gemeinschaftlich über den Ausräumer von unten angetrieben. Die Austragsdosierung übernimmt eine Doppelförderschnecke mit kämmenden Fördergewinden, um deren Förderflächen wirksam zu halten.

Das Getriebe des Antriebs übernimmt dabei die Radialkräfte zur Führung der Arbeitswelle, des Räumers und sogar der Zentralwelle inklusive Verteilrechen.

Da die Arbeitswellenabdichtung unmittelbar unter dem Bunkerinhalt funktionieren muss, bei Schadstoffen, Gas und/oder Explosionsgefahr absolut dicht zu sein hat und keine Zündquelle bilden darf, muss sie schleißbeständig, sorgfältig und gegebenenfalls technisch aufwändig ausgeführt sein. Diese Rotationsdichtung kann mit Sperrgas gesichert und unterstützt oder als trocken laufende Gleitringabdichtung ausgeführt sein.

Der Räumer oder Ausräumer genannt hat zwei bis vier Flügel, die in Bewegungsrichtung Schneiden haben. Damit soll in den Vorrat eingetaucht werden, wobei der Drehmomentbedarf, abhängig von der Schüttgutspannung und Zeitstandsverfestigung des Vorrats, gewaltig sein kann. 30 000 Nm Antriebsnennmoment (11 kW bei 3 U/min) sind hierfür keine Seltenheit. Bereits für 15 m³ Nutzvolumen können 90 000 Nm Antriebsmoment erforderlich werden, inklusive Losbrechmoment nach längerer Lagerung bzw. längerem Stillstand. Für den Räumer und insbesondere für seine Flügel werden nicht nur Scherkräfte, sondern durch die Normalkraft und den Abtrieb beim Eintauchen in den Vorrat auch erhebliche Biegekräfte wirksam, die für die zuverlässige Dauerfestigkeit berücksichtigt werden müssen. In der Grafik sieht man einen für einen Pastenbunker mit unten 3,5 m Durchmesser (Boden-Durchmesser), sechs Meter Höhe und 125 kNm Losbrechmoment:

Separater Antrieb von oben des Verteilrechens

Bei einem Pastenbunker, an dem der Verteilrechen aufgrund der Bunkerhöhe, von oben separat angetrieben wird, ist bei möglichst viel Vorratshöhe beim größtmöglichem Bunker-Durchmesser wenig Platz für den Räumer­antrieb verfügbar. Der Antrieb kann nur aus einem Motor ohne Getriebe,bestehen. Daher kam hier ein Hydraulikmotor mit weiter außen stehendem Hydraulikversorgungsaggregat zum Einsatz. Abhängig von Anfahrmoment und Leckagevolumen pro Zeit können hiermit geringste Ausräumerdrehzahlen gefahren werden. Wichtig wird das bei thixotropen Stoffen im Bunkerraum, denn deren Eigenschaften und Art sollen durch den Bunkeraustrag ja möglichst nicht verändert werden.

Räumerflügel sorgen für etwas Auftrieb

Bei teilweise fließenden Schüttgütern haben sich angestellte Räumerflügel bewährt, die während ihrer Umlaufbewegung den Bunker­inhalt geringfügig anheben (Auftrieb erzeugen), um eine Auflockerung im Bodenbereich des Bunkers zu bewirken. Sonst könnten verbackene Schollen die Abgabestellen bedecken oder gar verschließen. Für die Räumerflügel ist hierbei mehr Oberflächenreibung zu berücksichtigen.

Eher für die Vollfüllung des Bunkers wird der Verteilrechen bedeutend. Er sollte sich mit etwas Abstand zum Bunkerdach drehen, um Verdrängungsraum zu haben. Günstig für die Verteilung der Bunkerfüllung, wenn dieser recht voll ist, erwiesen sich Verteilarme in Form runder Stäbe. Deren Flächenträgheitsmoment gegen die Biegebelastung, durch die Bunkerfüllungsbewegung und durch das Eigengewicht der Arme, ist relativ hoch.

Als praktisch und gut nutzbar stellte sich Wägetechnik für die Füllstandserfassung heraus. Hierfür sind außen am Bunker – oben, im oberen Drittel oder seltener unten – Auflagepratzen angebracht. Darunter können die Wägezellen mit ihren Fesselungen (Einbausätzen) platziert werden. Natürlich sind auch hier, wie bei sonstigen Bevorratungen, drei Kraftmessstellen günstig für die zuverlässige Messung.

Entmischung lässt sich durchaus vermeiden

Derartige Bevorratungen können auch zur Homogenisierung von Mischungen oder Produkten mit diversen Partikelgrößen, eingesetzt werden. Viele Stoffe entmischen sich ohne unmittelbar bewegende Mechanik, durch den Einfluss liquider Bestandteile bzw. mit zeitversetzten Nachfüllvorgängen. Zur Homogenisierung können oberhalb des Ausräumers Verteilarme installiert werden. Aufgrund deren Bewegung erfordern sie natürlich zusätzliches Drehmoment. Mit dem Auftrieb durch die Räumerflügel und ein bis zwei solcher Verteilebenen ist das Homogenisieren meist ausreichend eingerichtet. Es sei denn, der Bunkervorrat wird merklich verdichtet und ist so anhaftend, dass die Bunkerwandreibung Bewegungseinflüsse in unteren Bunkerbereichen bis nach oben verhindert. Dann sollten entweder Mischwerkzeuge (Verteilarme) über mehr Bunkerhöhe realisiert werden oder gleich ein Mischer, wie ein Vertikal-Konusschneckenmischer verwendet werden.

Für die Gestaltung der unterschiedlichen Komponenten eines Bunkers (und genau genommen noch nicht mal zur Vorgehensweise in der Planung) gibt es kein grundsätzliches Rezept. Letztendlich sind die Erfahrungen einer Fachfirma ausschlaggebend, die stets Interessen und Umstände des Betreibers sorgfältig abwägen sollte.

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