Vom Wirkprinzip bis zur konkreten Anwendung

Staubaustritte an Transportbändern und Bandübergaben physikalisch unterbinden

Vieles wurde bereits entwickelt, um Staubaustritte an speziellen Abschnitten von Förderbandanlagen und an Übergaben zu unterbinden. Sämtliche dazu getroffenen Maßnahmen dienen dem Schutz der im Umfeld beschäftigten Personen, der Sauberhaltung des Produktionsumfeldes und häufig auch dem Explosionsschutz. Allerdings treten bei den meisten klassischen Staub-Vermeidungsmethoden auch Risiken und Nebenwirkungen wie verstärkende Verschleißeffekte auf, durch die sich Anlagenbetreiber mit verlagerten Problemen konfrontiert sehen. Vor diesem Erfahrungshintergrund entwickelte der Gründer der ScrapeTec Trading GmbH, Wilfried Dünnwald, mit AirScrape ein System, das ohne verschleißverstärkende Schönheitsfehler auskommt. Es wirkt zudem dreifach positiv, indem es feine Staubpartikel im Förderbereich hält, Verschüttungen zuverlässig vermeidet und – da es ohne Gurtkontakt arbeitet – Wartungsarbeiten nahezu eliminiert.

1‌ Technik und Wirkungsweise

Unter der Marke AirScrape hat ein patentiertes und in Deutschland hergestelltes Seitenabdichtungssystem für Gurtförderer vor etwa sieben Jahren seinen Weg in weltweite Anwendungen genommen. Die berührungsfrei arbeitenden AirScrape-Elemente werden dazu seitlich an neuralgischen Bereichen von Förderbändern angebracht. Ein spezieller Aufbau und der bewusst offen gelassene, jeweils genau austarierte Spalt zwischen Bandoberfläche und der innovativen Seitenabdichtung sind für die optimale Wirkungsweise verantwortlich. Physikalischen Gesetzen folgend, erzeugt ein beladenes, laufendes Band bereits einen leichten Luftsog. Die schrägen, in Laufrichtung orientierten Lamellen des AirScrape wirken hier nun als zuverlässige Luftstromverstärker. Indem die innovative Seitenabdichtung in einem definierten Abstand kontaktlos über der Bandoberfläche schwebt, macht sie sich den so genannten Venturi-Effekt zunutze: Luft von außerhalb wird dadurch in Richtung Bandmitte gesogen. Im Transportbereich des Bandes entsteht somit ein Unterdruck. Dem können feine Materialanteile und Staubpartikel nichts entgegensetzen – sie verbleiben zwangsweise im Förderbereich. Grobes, nach außen drängendes Fördergut ist diesem Sog zwar gewachsen, wird aber von den Lamellen zuverlässig wieder zur Gurtmitte gelenkt.

Im Ergebnis der Kombination dieser Effekte, werden durch das langlebige, einfach zu montierende System Verschüttungen und Staubentwicklung an Übergabepunkten sowie anderen kritischen Bandbereichen zuverlässig verhindert. Der Vergleich mit anderen Systemen fällt auch unter Verschleißgesichtspunkten positiv aus: Durch die kontaktfreie Arbeitsweise des AirScrape ist der Gurt – anders als bei klassischen Seitenabdichtungen – keinem unerwünschten Reibverschleiß ausgesetzt. Dies wirkt sich günstig auf die Gurtlebensdauer aus, während der Wartungsaufwand bei bestimmungsgemäßem Einsatz gleichzeitig auf ein Minimum in Richtung Null schrumpft.

Um das berührungslose AirScrape-Prinzip zusätzlich zu optimieren und Maximaleffekte bei der Bandentstaubung und -reinhaltung zu erreichen, hat der Hersteller ScrapeTec Trading zusätzliche Komponenten und Ergänzungsprodukte entwickelt, auf die im späteren Verlauf des Beitrags eingegangen werden soll.

2 Aufbau und Befestigung

Der AirScrape als solcher besteht aus einer verschleißarmen Trägereinheit aus Polyurethan. Die schrägen Lamellen sind je nach Branchenbedarf aus Hardox-Stahl > 360 HB oder bedarfsweise aus Edelstahl gefertigt. Abgestimmt sind die Werkstoffe auf Einsatzszenarien mit Temperaturen von -30 ° bis +85 °C. Bedarfsweise stehen Sonderqualitäten, z.B. für Untertageeinsätze oder nach gewünschten Eigenschaften (hochtemperaturbeständig, antistatisch, schwer entflammbar, etc.) zur Verfügung. Je nach Anforderung sind die AirScrape-Module von 2 m Länge in rechter und linker Ausführung bis zur jeweils gewünschten Länge kombinierbar. Die Gegebenheiten einer Förderanlage sind ausschlaggebend dafür, ob die AirScrape-Größe Large (L), Medium (M) oder Small (S) montiert werden kann, wobei sich diese Größenangaben auf die Lamellenausführung beziehen. Die Größenauswahl selbst ist abhängig von der Beladungsbreite des Fördergurtes und dem notwendigen, beladungsfreien Seitenbereich, wo der AirScrape montiert werden kann, um staubrelevante Übergabeszenarien im Schüttguttransport maximal zu entschärfen.

Im Unterschied zum gebotenen Platz für die Montage, sind Bandgeschwindigkeiten und Gurtbreiten für die Wirkungsweise der Seitenabdichtung nicht von Belang. Wenngleich die Effektivität des Systems beim Einsatz eines S-, M- oder L-AirScrape die gleiche ist, wird empfohlen, den in Bezug auf die Lamellen jeweils breitestmöglichen AirScrape einzusetzen. So lassen sich für das langlebige System zusätzliche Standzeitvorteile erreicht, da die Lamellen der größeren Einheiten naturgemäß länger und dicker ausgeführt sind. Da ihre Aufgabe auch in der Rückleitung von nach außen drängendem Grobmaterial in die Mitte besteht, ist dieses Größen- und Masseplus von langfristigem Vorteil.

Die Standardlänge der AirScrape-Module wirkt sich günstig auf die einfache Montage beispielsweise an der Seitenwand von Schurren in Übergabebereichen aus. Falls weitere Bandbereiche einbezogen werden sollen, wird nach der individuellen Situation vor Ort über geeignete Befestigungsmöglichkeiten entschieden.

3 Voraussetzungen und Einsatzgrenzen

Generell gilt: Während bei Neuausrüstungen eine Abstimmung auf den Einsatz eines AirScrape leicht möglich ist, muss bei Nachrüstungen eine Übergabesituation gegeben sein, die dem Stand der Technik entspricht. Im Aufgabebereich darf der Fördergurt zudem weder verlaufen noch durchhängen. Ist dies der Fall, ein AirScrape-Einsatz aber gewünscht, sind zusätzlich geeignete Gurtführungen erforderlich. Dazu zählen mittig eng aneinander verbaute Rollen oder ein Übergabetisch. Seitlich wird eine Teilbegradigung des Außengurtbereiches z.B. durch die Wahl einer Gleitbalkenkonstruktion statt Rollen erreicht. Die konkrete Übergabesituation ist ebenfalls entscheidend. Auf der Basis umfassender Praxiserfahrungen kann der Hersteller ScrapeTec Trading hierzu belastbare Aussagen treffen.

Die ideale Abdichtung sieht so aus, dass ein Verschleißblech an der Innenseite der Schurrenwand ohne Gurtberührung (Abstand zwischen Gurt und Blech 5 – 10 mm) Schutz bietet, während von außen der AirScrape im idealen Winkel und mit optimalem Abstand zum Gurt wirkt. Die lamellenbesetzte Funktionseinheit des AirScrape ist über die Spannelemente höhenverstellbar und lässt sich dadurch optimal an den Verlauf und die Form des Förderbandes anpassen. Bei mittiger Beladung ist damit bereits das Bestmögliche erreicht. Im Fall einer außermittigen Beladung empfiehlt sich statt eines geraden Verschleißbleches innen die Montage eines sogenannten Naturböschungs- oder Abweiserbleches (T-Form), das keilförmig in Förderrichtung ausläuft. Dieses spezielle Blech zwingt nicht nur das frisch aufgegebene Material unmittelbar in die Gurtmitte, sondern sorgt auch dafür, dass der erforderliche Luftspalt randlich nicht durch frisch aufgegebenes Gut verschüttet und das AirScrape-Wirkprinzip außer Kraft gesetzt wird.

Dass die Anbieter des Systems selbst aus der Praxis kommen und deshalb für die unterschiedlichsten Nachfrage- und Einsatzbedingungen flexible Antworten – u.a. mit Hilfe von Adapterblechen – finden, ist mit vielen Referenzen belegt. Auch dem Wunsch, für den AirScrape-Einsatz vorhandene Klemmsysteme zu nutzen, kann entsprochen werden, sofern durch die örtlichen Rahmenbedingungen die Wirkungsweise des Systems sichergestellt bleibt.

In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage nach den Einsatzgrenzen. Die Wirkungsweise des richtungsgelenkten Luftstroms legt nahe, dass der AirScrape für reversierbare Bänder zwangsläufig nicht geeignet ist. Ebenfalls Grenzen setzt die Bandsteigung. Übertrifft sie 15 °, wird ein Einsatz zwar nicht unmöglich, aber schwierig. Per Rücksprache ist hier im Einzelfall zu klären, ob dieser Winkel für den konkreten Fall ein Ausschlusskriterium darstellt. Übergabesituationen, bei denen der Hauptvolumenstrom direkt auf die Seitenabdichtung trifft, wurden im Zusammenhang mit dem Einsatz eines Naturböschungsbleches bereits erwähnt. Ob diese Sondermaßnahme ausreicht, ist ebenfalls einzelfallabhängig zu klären.

Ein weiterer Aspekt gilt der Art des zu transportierenden Materials: Zwar sind trockene Schüttgüter die Idealadressaten, doch inzwischen hat sich die Wirkungsweise auch bei feucht-klebrigem und sogar bei nassem Transportgut als überraschend gut erwiesen. Fest steht, dass für derartige Sonderfälle erst ein eingehender Test tatsächlich Gewissheit bringt.

4 Sonderformen und Erweiterungen

Im Zuge der erfolgreichen Verbreitung des AirScrape in verschiedensten Schüttgutbranchen, wuchs der eigene Anspruch der Entwickler parallel zum Wunsch der Anwender, auch für weitere, sich nun als problematisch offenbarende Staub­austrittspunkte eine technische Lösung zu finden. Passend zu den AirScrape-Varianten wurde mit dem TailScrape daraufhin eine Übergaben-Heckabdichtung entwickelt. Sie arbeitet – in diesem Fall mit speziell angeordneten Lamellen – nach dem gleichen Luftsog-Prinzip (Venturi-Effekt) wie der AirScrape. Passenderweise ebenfalls in den Versionen S, M und L sowie für alle Gurtbreiten verfügbar, hält die neuartige Heckabdichtung die Übergabe zur Kehre staub- und verschüttungsfrei. Für die Montage wird im Abschlussbereich der Übergabe zuerst ein an die Kontur der Gurtmuldung angepasstes Blech eingesetzt, an dem der intelligent konfektionierte TailScrape passend zum Muldungsverlauf befestigt und justiert werden kann. Genau wie der AirScrape schwebt die Heckabdichtung berührungslos über dem Gurt und macht im direkten Anschluss an die Seitenabdichtungen das Staubschutzsystem komplett.

Eine weitere Kombination aus dem AirScrape mit einer staub­rückhaltenden Filtertuch-Haube ergibt den DustScrape, der seit 2016 zum Programm von ScrapeTec Trading gehört. Mit 2-m-Elementen passend auf die AirScrape-Standardmodule abgestimmt, kann der DustScrape an vorhandenen Fördergurtsystemen einfach nachgerüstet werden. Er besteht aus zwei Seitenblechen, passenden Bügeln, dem luftdurchlässigen aber staubdichten Filtertuch mit hohen Selbstreinigungseigenschaften und entsprechenden Haltern inklusive Befestigungsmaterial. Der AirScrape wird einfach mit all diesen Elementen verschraubt und als Gesamtmodul an der Bandkonstruktion befestigt. Langlöcher erlauben hier wie in allen anderen Fällen, dass der AirScrape berührungsfrei im richtigen Abstand über dem Gurt positioniert und sicher verschraubt werden kann. Der DustScrape bietet als robuste Übergabenabdeckung im Bereich offener Bandübergaben einen effektiven Schutz. Beliebig verlänger- oder kürzbar bietet sich das einfach zu montierende Staubschutzsystem aber auch zur Montage an freien Bandabschnitten an, um umweltbelastende Abwehungen wirksam zu vermeiden.

5 Effekte und Kosten

Gurtfördersysteme mit den dargestellten Lösungen staub- und verschüttungsfrei zu gestalten, hilft bei der Einhaltung der neuen, weiter verschärften Staubschutzrichtlinien speziell zur sicheren Arbeitsplatzgestaltung der Beschäftigten.

Der Einsatz von AirScrape, TailScrape und/oder DustScrape ist aber gleichzeitig eine Schutzmaßnahme, die sich günstig auf die Betriebskostenbilanz auswirkt. Dabei sind nicht nur die lebensverlängernden Maßnahmen für Gurte durch den nicht vorhandenen Reibverschleiß der Seitenabdichtung zu betrachten, sondern auch die minimierten Aufwendungen für Wartungen und Reinigungsmaßnahmen in den betreffenden Bereichen.

Die effektive Staubminimierung und der Schutz vor Verschüttungen wirkt außerdem positiv auf andere Anlagenteile der Förderanlage, wie etwa die Rollen. Anhaltende Sauberkeit an Übergabestellen führt maßgeblich auch zu einem insgesamt besseren, ungestörten Bandlauf. Die geringere Reibung – zurückzuführen auf die berührungslose Arbeit des Systems und die zusätzliche Sauberkeit im Übergabebereich – stellt sich außerdem in spürbar verringerten Energiekosten dar.

In der Gesamtbetrachtung führen die technischen Effekte zu einer erheblichen Einsparung bei den Verschleißkosten und bei anderen lästigen Nebenarbeiten, die nur bei Anlagenabschaltung ausgeführt werden können. Durch all diese Vorteile sind mittlerweile in verschiedensten derart ausgestatteten Werken nicht nur Techniker und Arbeitssicherheitsfachleute, sondern auch Controller von der Wirkungsweise der innovativen Technik begeistert.

Der Hersteller bietet Interessenten an, sich über mehrwöchige Testeinsätze selbst von der Wirkungsweise des AirScrape zu überzeugen, bevor eine eventuelle Investition in Betracht gezogen wird. Darüber hinaus gilt: Wenngleich die dargestellten Standards bereits eine große Zahl der üblichen Anwendungsfälle abdecken, sind bedarfsweise für besondere Anwendungen Spezialanfertigungen möglich.

6 Einsatzerfahrungen aus der Praxis

Der Prototyp des AirScrape wurde von Wilfried Dünnwald, dem Erfinder dieser Technik, bereits 2012 im Auftrag für eine konkrete Betreiberanforderung entwickelt. Das System hat ab der ersten Minute perfekt funktioniert, ist bis heute zuverlässig im Einsatz und war letztlich ein wesentlicher Faktor für die Gründung der ScrapeTec Trading GmbH. Die auf Anlagen in verschiedensten Industrien installierten AirScrape-Systeme schützen mittlerweile insgesamt etwa 1000 Bandübergaben weltweit. Parallel mit dem Interesse an diesen Einheiten wachsen auch die Vertragspartnerschaften. Geschulte Fachleute sind überall unterwegs, um Montagen und Service sicherzustellen.

6.1 Deutschland

Perfekt überzeugt hat die Lösung die Betreiber eines Werkes zur Aufbereitung von Dolomit, die regelmäßig mit Staub und Materialverlusten an der Übergabe vom Rotorbrecher zum Gurt zu kämpfen hatten. Materialverschüttungen im Tonnenbereich und enorme Staubentwicklung waren dort ein ärgerlicher Standard. Ungünstige Begleitentwicklungen, wie Gurtverschleiß durch die Reibung der vormaligen Abdichtungslösungen kamen hinzu. Ein 2013 in die betreffende Übergabe eingebauter AirScrape überzeugte dagegen direkt ab dem ersten Probelauf. Auch langfristig sprechen die Vorteile für sich: Verschüttungen bleiben aus, aufwendige Reinigungsarbeiten entfallen und Wartungsarbeiten gehören der Vergangenheit an. Mittlerweile ist nachweisbar, dass sich die Lebensdauer der mit AirScrape arbeitenden Fördergurte spürbar erhöhte und auch die Lebensdauer der Bandrollen von der Staubreduzierung profitiert. Selbst die Aussage der verringerten Energiekosten für die Förderanlagen wird durch die Betreiber bestätigt. Der in Uehrde zuerst eingesetzte AirScrape ist bis heute zuverlässig im Einsatz. Nachdem der DustScrape auf den Markt kam, entschied sich das Unternehmen dafür, weitere Übergaben mit dieser Lösung von ScrapeTec auszustatten.

In Nordrhein-Westfalen gewinnt das Unternehmen Inashco in einem peripheren Unternehmenszweig marktfähige mineralische Recyclingfraktionen aus Restaschen der Müllverbrennung. Der Aufbereitungsprozess mit verschiedenen Sieb- und Reinigungsstufen ist gut abgestimmt, war allerdings auch durch lästige Materialaustritte an Bändern und Übergaben gekennzeichnet. Da die Aschen verfahrensbedingt einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, war nicht klar, inwieweit es dem AirScrape gelingt, auch derart feucht-klebriges Material am unerwünschten Austritt zu hindern. Ein entsprechender Test verlief jedoch erfolgreich. Inzwischen wurden die betreffenden Übergaben der Anlage mit AirScrape-Systemen ausgestattet. Die Verantwortlichen bestätigen, dass sich der Reinigungsaufwand vom einst mehrstündigen Einsatz täglich auf nun nur noch zwei Wochenstunden reduziert hat. Gut 90 % der Zeit, die einst in Putzverpflichtungen floss, stehen seit Einführung des AirScrape für produktive Arbeiten zur Verfügung.

6.2 Spanien

Ein namhafter Hersteller anspruchsvoller Oberflächen aus steinhaltigem Material in Spanien hat sich auf der Suche nach einer nachhaltigen Lösung zur Emissionsminimierung an Bandübergaben ebenfalls für den AirScrape entschieden. Testweise ließ er zunächst eine Übergabe in einem seiner Werke damit ausstatten. Die Messungen beim ersten Testlauf und im späteren Prozess ergaben eine Minimierung der Staubentwicklung von über 80 % gegenüber vorher. Die Gesamtheit der Vorteile bei Effektivität, Arbeitssicherheit und Schutz überzeugte derart, dass weitere 60 Übergabestellen in den Werken des Unternehmens mit AirScrape-Seitenabdichtungen ausgestattet wurden. In Korrelation zur Staubreduzierung verringerten sich auch die gesundheitlich bedingten Ausfallzeiten der Mitarbeiter, die zuvor massiven Staubentwicklungen ausgesetzt waren.

6.3 Peru

Ein neuer Anwender in Peru, Betreiber der Aufbereitungsanlage einer großen Mine musste seine herkömmliche Seitenabdichtung an Bandübergaben alle 2 Wochen nachjustieren und sie alle 4 Monate komplett erneuern, was enorme Stillstandszeiten und Kosten von umgerechnet je 240 000 € verursachte. Die Manager des Werkes hofften, diese Zyklen vergrößern zu können. Auf der Fachmesse Perumin 2019 entdeckten sie den AirScrape. Sie beschlossen, die Seitenabdichtung an einer der kritischsten Übergaben am höchsten Punkt der Anlage zu testen. Von dort rieselte Staub nicht nur in die gesamte Anlage, sondern vom Wind getragen auch in Richtung der tiefergelegenen nahen Ortschaft. Nach der Testinstallation des AirScrape von 10 m pro Bandseite war die Wirksamkeit umgehend erkennbar. Nur 2 Wochen später genehmigte der Hauptmanager eine umfängliche AirScrape-Großbestellung. Gekauft wurden inzwischen Elemente für je 150 m (beidseitig), um insgesamt 5 Bandübergaben auf AirScrape umzurüsten. Weiterhin bestehen Überlegungen, Schritt für Schritt alle Förderer in der Anlage auf diese Art staub- und verschüttungsfrei zu gestalten.

Vorausschauend, innovativ und verantwortungsvoll gehen nach den Erfahrungen des Herstellers nicht nur europäische Anlagenbetreiber vor. Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und nachhaltig-produktives Wirtschaften ist auf allen Kontinenten ein wichtiges Gebot der Gegenwart.

Willfried Dünnwald

ScrapeTec Trading GmbH, Kamp-Lintfort/Deutschland

www.scrapetec-trading.com

 

Nach dem Bergbaustudium an der RWTH Aachen arbeitete Wilfried Dünnwald 25 Jahre als Maschinen- und Infrastrukturbereichsleiter bei der RAG. 2010 beendete er seine Tätigkeit bei der RAG und widmete sich der Entwicklung von wartungsfreien Reinigungs- und Abstreifsystemen im Bereich Bandanlagen. Dazu zählen u.a. der Primärabstreifer CleanScrape und die neue Förderbandabdichtung AirScrape. 2015 überführte Dünnwald seine erteilten Patente in die ScrapeTec GmbH und gründete kurze Zeit darauf die ScrapeTec Trading GmbH mit den Hauptvertriebsprodukten AirScrape, DustScrape und TailScrape als wartungs- und verschleißfreie Rundumlösung zur Abdichtung von Förderbandübergaben. Weitere Produkte sind in Planung bzw. in Entwicklung – u.a. in Kooperation mit der Montanuniversität Leoben.

 

Weitere Autoren:

Thorsten Koth, Gesellschafter und Vertriebsstratege

ScrapeTec Trading GmbH, Kamp-Lintfort/Deutschland

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