Wie Materialverstopfungen verhindert werden können

Wenn immer wieder Probleme mit Materialansammlungen auftraten, wurde in der Vergangenheit in der Regel bis zur nächsten geplanten Abschaltung weitergearbeitet. Das konnte ein Unternehmen täglich Hunderttausende US$ an Produktionsausfällen kosten. Sobald grobes Material haftet, kommt es in der Regel zu einer schnellen und dichten Ansammlung, die schließlich zu Ausfallzeiten führt, um diese zu beseitigen. Die Suche nach Möglichkeiten, das Problem schnell zu beheben, ohne über die richtigen Werkzeuge oder Schulungen zu verfügen, geht in der Regel auch mit einer Verschlechterung der Sicherheit am Arbeitsplatz einher.

Luftkanonen wurden entwickelt, um Verstopfungen sicher zu beseitigen und zu verhindern, den Materialfluss zu fördern und kostspielige Ausfallzeiten zu vermeiden. Um zu wissen, ob die Technologie für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist, muss zunächst verstanden werden, wie, wo, wann und warum es in einem bestimmten Silo zu Verstopfungen kommt. Der zweite Schritt besteht darin, jegliche Beteiligung von Mitarbeitern an der Beseitigung der Verstopfung zu vermeiden, abgesehen vom Drücken eines Knopfes zur Aktivierung der Kanone, wenn diese nicht automatisiert oder durch Logistiksoftware gesteuert ist.

Silo-Verstopfungen und Sicherheit

Unabhängig von der Ursache, können Verstopfungen in einem Trichter besondere Herausforderungen für die Entleerung sowie sehr ernste Sicherheitsprobleme mit sich bringen. Es gibt mehrere unsichere Praktiken im Zusammenhang mit Silos, die allzu oft zu schweren Verletzungen oder Todesfällen von Arbeitern führen, hauptsächlich durch plötzliches Austreten von anhaftendem Material und Einklemmen.

Das Stoßen oder Stechen unterhalb der Verstopfung am Auslauf kann zu einem plötzlichen Ansturm von herabfallendem Material führen, wodurch die darunter befindlichen Arbeiter verschüttet oder zerquetscht und das Auffangband schwer beschädigt werden können. Es ist üblich, mit Hämmern oder anderen Gegenständen gegen die Behälterwände zu schlagen, um anhaftendes Material zu lösen. Bediener, die diese Methode anwenden, stellen fest, dass sich die Situation mit der Zeit verschlimmert, da die durch die Hammerschläge entstandenen Vertiefungen und Wellen weitere Stellen bieten, an denen sich Material ansammeln kann. 

Wenn ein Arbeiter den Behälter betritt und auf einer instabilen Brücke steht, kann eine plötzliche Entladung den Arbeiter in den Hohlraum ziehen. Manchmal reicht das an den Seiten des Behälters angesammelte Material höher, als der Arbeiter steht. Fällt das Material dann von oben herunter, kann das zu schweren Verletzungen oder Verschüttungen führen.

Materialabfluss

Silos sind für die Aufnahme einer bestimmten Menge eines bestimmten Materials ausgelegt. Daher ist es wichtig, die maximale Belastung zu kennen. Durch wiederholtes Befüllen und Entleeren sind die Belastungsanforderungen in diesen Fällen besonders wichtig, da die Kapazität unter vielen Bedingungen wiederholt erreicht wird. Bei der Arbeit mit Schüttgütern kommt es in Umgebungen mit hoher Feuchtigkeit und Frost regelmäßig zu Verstopfungen. Große Unterschiede in der Größe und Form des Materials können ebenfalls die Fließeigenschaften beeinträchtigen und zu Ablagerungen und Verstopfungen führen [1].

Wölbungen entstehen, wenn sich die Materialkonsistenz während der Beladung verändert oder das oberste Material mehr Feuchtigkeit enthält. Sie können auch einfach durch die Schwerkraft verursacht werden. Dies ist sehr gefährlich, da das Material eine lange Fallstrecke hat. Die flache Oberfläche kann den Arbeitern ein falsches Gefühl von stabilem Boden vermitteln, sodass das Betreten des Behälters nicht ratsam ist. Luftkanonen, die am oberen Punkt angebracht sind, an dem das Material zu haften beginnt, sorgen dafür, dass das Material in Richtung Auslauf weiterfließt. 

Verstopfungen werden in der Regel durch verdichtetes feuchtes Material oder durch Inhalte verursacht, die über einen längeren Zeitraum zurückgeblieben sind. Strategisch platzierte Luftkanonen können dabei helfen, das Material zu lockern, damit es wieder fließt. Manchmal ist der Inhalt so stark ausgehärtet, dass eine Silo-Reinigung erforderlich ist, bei der das Luftkanonensystem eingesetzt wird, um das Problem schneller zu beheben und die Kosten für die Reinigung zu senken.

Anhäufungen können durch verschiedene Faktoren verursacht werden: Wetter, Silokonstruktion, Art der Beladung des Silos, horizontale Maserung des Metalls an der Seite des Silos, Siliziumdioxidgehalt des Materials usw. Anhäufungen können kostengünstig gemindert werden, indem strategisch platzierte Luftkanonen an üblichen Sammelstellen eingesetzt werden, um das Material in Richtung Auslauf zu leiten.

Im Laufe der Zeit bilden sich häufig sog. Rattenlöcher, die die Kapazität des Silos verringern. Da das Material fließt, werden sie von den Bedienern oft ignoriert, können jedoch die Produktion erheblich beeinträchtigen. Das erhebliche Gewicht, das auf die dünnen Wände des Silos und die tragenden Konstruktionen wirkt, kann ein ernstes Sicherheitsrisiko darstellen, wenn es zu einer Verformung oder einem Einsturz kommt.

Luftkanonen

Die von Martin Engineering entwickelte und patentierte Niederdruck-Luftkanonentechnologie hat sich in den 50 Jahren seit ihrer Einführung exponentiell weiterentwickelt. Sie nutzt das Druckluftsystem einer Anlage, um mit einem starken Luftstoß Materialansammlungen zu entfernen. Die Grundkomponenten sind an einer Rohrkonstruktion montiert und umfassen einen Luftbehälter, ein schnell reagierendes Ventil mit Auslösemechanismus und eine Düse, die die Luft in einem bestimmten Muster verteilt, um die Ansammlungen möglichst effektiv zu beseitigen. 

Strategisch auf dem Silo positioniert, wird die Druckluft (oder ein Inertgas) im Tank – wenn sie plötzlich durch das Ventil freigesetzt wird – durch eine speziell entwickelte Düse, je nach Konstruktion dieser Düse, zu einem bestimmten oder übergreifenden Ort geleitet. Die Luftstöße helfen dabei, Materialansammlungen aufzubrechen und verstopfte Wege freizumachen, sodass Feststoffe und/oder Gase wieder normal fließen können.

Häufig in Reihe installiert, wird das Netzwerk der Luftkanonen für maximale Wirkung präzise sequenziert. Dies kann zeitlich so abgestimmt werden, dass es den individuellen Prozessbedingungen oder Materialeigenschaften optimal entspricht. Durch die Manipulation des Betriebsdrucks, des Tankvolumens, der Ventilkonstruktion und der Düsenform können spezifische Luftstrahleigenschaften erzielt werden, um die Luftkanoneninstallation an die Einsatzumgebung anzupassen. 

Ventilaustausch

Das Ventil in einer Luftkanone gilt als Verschleißteil, jedoch ist es gängige Praxis, diese zu überholen, anstatt sie durch neue zu ersetzen. Da Abstände und Passformen für den ordnungsgemäßen Betrieb entscheidend sind, sollten Ventile vom Hersteller oder speziell geschultem Wartungspersonal überholt und repariert werden.

Martin Engineering hat ein Programm zur Lieferung von werksüberholten Luftkanonen entwickelt. Kunden erhalten einen Standardcontainer in Palettengröße mit sechs überholten Ventilen, sodass sie keine verschlissenen Komponenten selbst austauschen müssen. Der Austausch dauert nur zehn Minuten und kostet weniger als die Hälfte des Preises für neue Ventile. Die gebrauchten Ventile werden an das Unternehmen zurückgeschickt, wo sie von werksgeschulten Technikern in einen neuwertigen Zustand versetzt werden. Kunden sparen Zeit und Geld, da sie keine Ersatzteile vorrätig halten oder Schulungen/Arbeitskräfte für die Überholung bereitstellen müssen.

Silo-Durchfluss

Luftkanonen sind nichts Neues, aber die Technologie hat sich so weit entwickelt, dass der Platzbedarf für das Druckluftsystem einer Anlage erheblich geringer geworden ist. Ein effizienter Silo-Durchfluss ist für die Produktion einer Anlage unerlässlich, sodass sich die Kosten für Installation und Betrieb leicht rechtfertigen lassen, wenn man sie mit den Kosten für Ausfallzeiten und der Bedeutung der Sicherheit am Arbeitsplatz vergleicht.