Gezielt Schwingungen einsetzen
Wie man mit Vibrationstechnik sein Schüttgut-Handling optimiert
Aus der Schüttgut & Prozess 4/2024
Beim Dosieren, Fördern oder Sieben von Schüttgütern über das Verdichten und Verpacken bis zum Abreinigen oder Entleeren von Behältern spielt die Vibrationstechnik eine große Rolle. Detaillierte Vorbereitung, Erfassung aller Bedingungen und die Umsetzung in erprobte verfahrenstechnische Lösungen durch erfahrene Techniker und Ingenieure, sind dabei das A und O für ein erfolgreiches Handling von Schüttgütern. Vibrationstechnik optimiert Prozesse im Schüttgut-Handling .
Was Vibrationstechnik bedeutet
Die Schwingungstechnik ist ein Bereich der Ingenieurwissenschaften, der sich mit der Analyse und Kontrolle von Vibrationen in Maschinen und Anlagen beschäftigt. Ihre Aufgabe ist es, gezielt unerwünschte Schwingungen zu vermeiden. Wenn Vibrationen in Produktionsanlagen unkontrolliert wirken, kann dies zu Schäden, Ausfällen oder problematischem Verhalten führen. Lösungsanbieter für Vibrationstechnik dagegen erzeugen gezielt Schwingungen und entwickeln Technologien, um Produkte, Anlagen und Prozesse dadurch sicherer, effizienter und langlebiger zu gestalten.
Das Schüttgut, seine Tücken und Behandlung
Ob Pulver, Pigmente oder Granulate: jedes Schüttgut hat seine speziellen Eigenschaften. Die Partikel unterscheiden sich in Größe, Form, Dichte, Verteilung und Oberfläche. Manche Materialien neigen zur Staubbildung, sind beispielsweise teigig, flockig oder bruchempfindlich. Aus diesen Gründen liefert die Vibrationstechnik nur selten Produkte „von der Stange“. Anwendungstechniker klären im Auswahl- und Entwicklungsprozess die Schüttgut-Charakteristika genauso
wie Details zu Produkt-Temperatur, Konsistenz, ATEX-Zone und zu verarbeitende Mengen u. v. m., bevor sie die einzusetzende Vibrationstechnik auf die Aufgabenstellung und das spezielle Schüttgut hin abstimmen und einen Lösungs-Vorschlag ausarbeiten.
Anwendungsfeld 1: Austragen, Entleeren, Abreinigen, Lockern
Immer wieder werden Schüttgüter im Verarbeitungsprozess in Silos oder Bunkern gelagert. Durch deren trichterförmigen Auslauf kommt es leider oft zu Unregelmäßigkeiten, wenn das Schüttgut nicht mehr richtig abfließen kann. Innere Reibung, Korngröße, Kornform, Feuchtigkeitsgrad und der Gleitwiderstand zwischen Schüttgut und Trichterwand beeinflussen die Brückenbildung. Ein weiteres Phänomen ist die Schachtbildung, wenn nur noch das direkt über dem Auslauf befindliche Material abfließt und der Rest an den Behälterwänden verbleibt. Entsprechend verringert sich das nutzbare Füllvolumen des Behälters.
Vibratoren oder Klopfer
Um dies zu verhindern, werden an den erfahrungsgemäß problematischen Stellen des Silos Vibratoren oder Klopfer eingesetzt. Eine genaue Berechnung der notwendigen Kraft und Positionierung ist kompliziert und erfordert viel Erfahrungswissen. Fachleute können auf eine Vielzahl von Vergleichswerten zurückgreifen, die die o. a. Eigenarten des Schüttgutes und des Silos wie Durchmesser, Höhe, Form, Steifigkeit und Wandstärke berücksichtigen. Zur Entfal
tung der optimalen Wirkung ist darauf zu achten, dass sich z. B. nach der Anbringung der Schlag eines Klopfers nach allen Seiten weit ausbreiten kann. Verstärkungen der Silowände mittels Rippen erhöhen deren Steifigkeit, mindern aber die Wirkung samt Ausbreitung des Schlages. Der Erfahrung bei der richtigen Platzierung kommt daher höchste Bedeutung zu. Silodurchmesser und Wandstärke geben Anhaltspunkte für die benötigte Schlagkraft sowie die Anzahl der auszuwählenden Klopfer.
Anwendungsfeld 2: Verdichten, Verpacken
Produktionsbetriebe sehen sich oft mit hohen Volumina frei fließender Schüttgüter konfrontiert. Das gilt sowohl bei verfahrenstechnischen Prozessen als auch in der Logistik. Die Ziele der Verdichtung mittels Vibrationstechnik sind die maximale Ausnutzung von Behälter-Volumina und folglich Reduzierung von Lager- und Transportkosten.
Verdichtung
Verdichtung bedeutet die Reduktion des Volumens unter Vergrößerung der Schüttdichte. Die Schwingungen eines vibrierenden Rüttlers setzen das Schüttgut in Bewegung. Vorhandene Hohlräume zwischen den Partikeln werden minimiert, wodurch das Schüttgut weniger Raum einnimmt. Hierbei kommen z. B. Vibrationstische in unterschiedlichsten, individuell auf die Anwenderbedürfnisse angepassten Varianten zum Einsatz: beim Verdichten von Schüttgut in Behältern, Einebnen von Schüttkegeln und Entfernen von Anhaftungen an Werkstücken. Als Auflasten mit oder ohne Palette kommen Kartonboxen, Stahlfässer, Oktabins, BigBags usw. in Frage.
Für maßgeschneiderte Lösungen, die genau in die jeweilige Produktionsumgebung passen, benötigen Techniker u. a. Angaben zur nötigen Größe und Höhe der Vibrationsplatte und zum gewünschten Werkstoff. Ferner sind Kenntnisse der Einbau situation für die Ausarbeitung des Konzepts wichtig, wie z. B. die Einbindung in eine Rollenbahn bzw. Förderband, integrierte Waage, Flachbauweise, Verfahrbarkeit.
Werden Lösungen „von der Stange“ eingesetzt oder die Anlagen nicht ausreichend getestet, so bringen Vibrationsanlagen nicht die optimale Verdichtungswirkung oder können nicht reibungslos in die Produktionsabläufe integriert werden. In der Folge entstehen Ineffizienzen, Materialschäden und unnötig hohe Kosten.
Anwendungsfeld 3: Fördern, Dosieren, Sieben
Zum Fördern von Schüttgütern werden Rinnen bzw. Tröge in Schwingungen versetzt. Dadurch wird das Fördergut so angestoßen, dass eine Reihe von „Mikrowürfen“ entsteht, die das Schüttgut zum Fließen bringt. Je nach Anwendung Sieben oder Fördern werden größere oder kleinere Amplituden benötigt. Meist werden Rüttler mit niedriger Frequenz verwendet, um große Amplituden zu generieren. Bei der Auswahl der Vibratoren spielt die Länge des Fördertrogs eine wesentliche Rolle.
Förderrinnen
Förderrinnen sind grundsätzlich individuell konfigurierbar in unterschiedlichen Bauformen und Werkstoffen lieferbar. Bei der Auslegung des Troges sind die Form (V-Form, rund oder eckig), das Material (Stahl/ Edelstahl), der Rahmen bzw. Untergestell und die geschlossene (staubfreier Transport) bzw. offene Ausführung festzulegen. Jede Produktlösung wird von Ingenieuren und Anwendungstechnikern speziell auf die Anwendungsanforderungen hin konzipiert. Für die optimale Beschickung von Anlagen spielen Faktoren wie die Förderleistung (kg/h), Fördergeschwindigkeit (m/min), Gewicht der Auflast (kg), Förderhöhe des Produktes im Trog (mm), Winkel der Vibratoren zum Trogboden und Schwingungselemente eine wichtige Rolle, wonach die idealen Antriebe festgelegt werden. Die Auslegung der Vibrationstechnik beim Fördern erfordert Fingerspitzengefühl und viel Erfahrung. Nur dann gelingt es, in Abstimmung aller Komponenten und vielfältigen Optionen eine gute Lösung zu finden.
Schüttkegel lassen sich durch Vibration einebnen und Materialien verdichten (Bilder: NetterVibration
Warum Erfahrung entscheident ist:
Erfahrene Anbieter wie NetterVibration kennen die Fallstricke und Tücken einer nicht fachgemäßen Auslegung aus einer Vielzahl von Kundenanfragen. Immer wieder kommt es in der Praxis vor, dass Kunden ohne Beratung und nötige Fachkenntnis etwa im Internet Vibrationsgeräte bestellen und erst im zweiten Schritt buchstäblich Lehrgeld bezahlen.
Einklang von Vibrationslösung und Material
Problemfall Nummer eins ist offen sichtlich, dass der Einsatz von Vibrationstechnik nicht die gewünschte Wirkung entfalten kann. Bei zu geringer, aber auch zu großer Auslegung werden Schüttgüter z. B. nicht schnell genug oder allzu schwungvoll gefördert und verteilt. Auch die eingesetzten Materialien des Anlagenbaus spielen dabei eine Rolle und müssen unbedingt im Einklang mit der Vibrationslösung stehen. So haften ölige Stanzteile beispielsweise an glatten
Förderrinnen an, werden aber über eine strukturierte Oberfläche problemlos und schneller transportiert.
An zweiter Stelle der Probleme unsachgemäßer Vibrationslösungen stehen vermeidbare Verschleißerscheinungen, Schäden und Stillstände. So setzen Anwender häufig Vibratoren ein, die für den Bereich nicht geeignet oder optimal sind (z. B. Umgebungen mit starker Schmutzentwicklung ohne Abdeckung oder zu hohen Temperaturen). Oder sie verfahren nach dem Motto „Viel hilft viel“ und sorgen mit einer überdimensionierten Lösung für massive Schäden am eigenen Stahlbau. Unerfahrenen Planern sind die Krafteinwirkung und potenzielle Zerstörungskraft vibrationstechnischer Geräte nicht ausreichend bewusst. Nur eine korrekte Auslegung – ggf. mit einer maßvollen Reserve – bringt optimale Ergebnisse.
Wie ein guter Berater teure Fehler vermeidet
Vermeidbar sind solche Probleme durch die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Anbieter wie NetterVibration, der bereits unzählige erfolgreiche Projekte umsetzen konnte und die umfangreichste Angebotspalette für alle Einzelfälle verfügt.
Gleichzeitig hat ein solcher Anbieter weitreichende Möglichkeiten, um Lösungen vor deren Umsetzung zu testen. Eine solche Versuchsreihe ist allemal preisgünstiger als etwa ein fehlerhafter Produktionsablauf am Ende. Anhand von Test- und Gebrauchtgeräten lassen sich im Labor oder vor Ort verschiedene Lösungen schnell durchtesten und auch kombinierte Antriebe und verschiedene Kraftrichtungen einfach untersuchen.
Auch neue Entwicklungen kennt ein spezialisierter Anbieter häufig besser als Anwender und kann diese aktuell in Lösungen einbringen. Für die Montage vibrationstechnischer Geräte stehen beispielsweise, dem Standardanwender oft noch unbekannt, neben dem klassischen Anschweißen mittlerweile materialschonende, bewährte Klebekonsolen oder flexible Vakuumbefestigungen zur Verfügung, die je nach Behälter und Anwendung mit fachlicher Beratung auszuwählen sind.
Fazit bzgl. der Vibrationstechnik im Schüttgut-Handling
Auch mobile und flexible Lösungen Zat ein Anbieter wie Netter Vibration im Angebot und kann deren Eignung im Einzelfall anhand seiner Erfahrung einordnen.
Über Netter Vibration
NetterVibration steht seit 1953 für „Vibration im Dienst der Technik“ und ist auch dank dieser großen Erfahrung international führend auf dem Gebiet der Vibrationstechnik. Produktive und intelligente Lösungen, technisches Know-how und Qualität „Made in Germany“ sind seither die Basis des erfolgreichen Werdegangs. Die Vibratoren werden in zahlreichen Industriebereichen, z. B. der Chemie, Lebensmittelindustrie, Bauindustrie und dem Maschinenbau eingesetzt. Komplette Vibrationsanlagen, wie Vibrationstische, Dosier- und Förderrinnen gehören zum Leistungsspektrum.
Vibrationstechnik, Vibrationsanlagen, Klopfer, Förderrinnen, Netter GmbH