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Messen von Schüttgutströmen

So geht die Mengenerfassung von frei fließenden Schüttgütern

| Autor/ Redakteur: Andreas Harndt / Sabine Mühlenkamp

Ist man auf der Suche nach einem Messsystem, das wartungsfrei und sehr genau ist, bietet sich eine Durchlaufwaage an, die auf dem Prinzip der Messung der Zentripetalkraft beruht. Änderungen der Materialeigenschaften, wie Dichte, Körnung usw. spielen dabei keine Rolle.

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Die zu messenden Produkte, seien es Pulver oder Granulate, werden im Flowslide-System über eine kreisförmige Rutsche geleitet.
Die zu messenden Produkte, seien es Pulver oder Granulate, werden im Flowslide-System über eine kreisförmige Rutsche geleitet.
(Bild: Hense)

Bei der Auswahl eines Schüttstrom-Messsystems ist hilfreich, wenn der potenzielle Lieferant bereits Erfahrungen mit dem entsprechenden Schüttgut hat oder die Einsatzgrenzen eindeutig benennen kann. Die Schüttstrommesser vom Typ Flowslide wurden zur präzisen und wartungsfreien Massenstrom- und Mengenmessung frei fließender Schüttgüter entwickelt. Die physikalische Grundlage für die Gewichtserfassung basiert auf dem zweiten newtonschen Gesetz der Mechanik. Dieses definiert die Zentripetalkraft nach der Formel:

F = (m * v2)/r

Event-Tipp der Redaktion Das 13. Schüttgut-Forum findet auch 2019 wieder im Rahmen der Förderprozess-Foren statt. Weitere Informationen zur Veranstaltung finden Sie auf unserer Eventseite. Programm, Erfahrungsaustausch und Rahmen des Forums sind top, wie uns Teilnehmer dieser Nutzwertveranstaltung bestätigen. Unsere Bildergalerien zum letztjährigen Event zeigen Impressionen der Veranstaltung sowie die Referenten des Schüttgut-Forums.

Die zu messenden Produkte (Pulver oder Granulate) werden im Flowslide-System über eine kreisförmige Rutsche geleitet. Durch die optimale Krafteinleitung in eine DMS-Wägezelle wird die entstehende Zentripetalkraft gemessen. Diese Kraft ist direkt proportional zum Massenstrom. Da sich die Reibungskräfte entlang der Messrutsche gegenseitig aufheben, ist der Schüttstrommesser weitgehend unabhängig von Schüttdichte, Korngröße und Elastizität des Produktes. Die angeschlossene Elektronik normiert das Wägezellensignal über einen schnellen AD-Wandler und filtert zusätzlich Störungen durch mechanische Schwingungen heraus. An der Auswerteelektronik lassen sich die aktuelle Durchsatzmenge (kg/h oder t/h) sowie die aufsummierte Absolutmenge (kg oder t) ablesen. Der typische Systemfehler beträgt dabei +/-0,5 % (optimal 0,3 %) vom Messbereich.

Das Flowslide-System bietet somit eine wartungsfreie und hochgenaue Durchsatzerfassung für alle frei fließenden Schüttgüter (Schüttdichte: 0,03-4,0 kg/l). Stark schwankende oder pulsierende Förderleistungen haben dabei nur minimalen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Eine Zuführung des Produktes über Zellenradschleusen, Elevatoren, Förderschnecken o.Ä. ist üblich; ein spezielles Dosierorgan nicht erforderlich. Bei Produkten die zu Ablagerungen neigen, wird eine über die Elektronik gesteuerte, automatische Abreinigung der Messrutsche über Luftdüsen in das System integriert.

Die Flowslide-Geräte werden für Messbereiche von 0,1-300 m3/h gefertigt. Sie eignen sich zur wartungsfreien, kontinuierlichen Mengenmessung frei fließender Schüttgüter sowie zur:

  • Konstantmengen- und Master-Slave-Regelung,
  • Chargendosierung,
  • Verladung von Lkw/Silofahrzeugen,
  • sicheren und wartungsfreien Prozessüberwachung in Echtzeit,
  • Bilanzierung von Stoffströmen und Verbräuchen.

Die Voraussetzungen für den Einsatz dieses Schüttstrommessers sind relativ einfach. Das Produkt muss gut fließfähig sein und darf nicht kleben oder anbacken, damit es über die Messrutsche fließt und die Funktion des Messprinzips gewährleistet ist. Die Korngröße sollte nicht das Dreifache des freien Querschnitts im jeweiligen Gerät überschreiten. Zudem können Luftströmungen durch das Gerät die Messgenauigkeit beeinflussen und sollten daher minimiert werden. Produkte mit gutem Fließverhalten wie Kunststoffgranulate, viele Pellets oder Getreide sind in jedem Fall für das Flowslide geeignet. Fließfähige Pulver sind ebenfalls gut messbar. Bei Unsicherheit bezüglich der Messbarkeit besteht die Möglichkeit, einen kostenfreien praktischen Test bei der Hense Wägetechnik durchzuführen. Eine kleine Materialprobe von drei bis fünf Litern ist hierzu meist ausreichend.

Wenn Produkte anbackend sind oder kleben, kann es zu Brückenbildung oder Anwachsen von Material in bestimmten Bereichen des Messgerätes kommen. Dies führt zu einem verringerten Durchsatz oder sogar zum Verstopfen des Messsystems. Der so genannte „Response-Winkel“ des Materials gibt eine Indikation hierzu. Wenn in anderen Anlagenteilen mit diesem Produkt Probleme bei der Förderung oder beim Austragen bestehen, ist das ein wichtiger Hinweis auf mangelnde Eignung. Während Granulate zumeist unkritisch sind, kann bei Pulvern und Mehlen ein Test sinnvoll sein.

Wenn die Partikel, die durch den Schüttstrommesser laufen, zu groß werden oder agglomerieren, kann es – bei faserigen und sehr leichten Materialien – zum Verhaken und zur Brückenbildung kommen. Als Faustformel gilt daher: Der freie Querschnitt im Einlauftrichter oder im Flowslide-Messgerät sollte das Dreifache des maximalen Partikeldurchmessers betragen. Teilweise wird von dieser Regel abgewichen, wenn nur vereinzelt größere Partikel im Kornspektrum enthalten sind. Auch hier kann ein Test in vielen Fällen Aufschluss über Machbarkeit und maximale Durchsatzleistung geben.

Vergleich zur Prallplattenwaage

Das Flowslide unterscheidet sich von einer Prallplattenwaage. Es ermittelt den Massenstrom über die Zentripetalkraft. Die Zentripetalkraft ist eine, zur Masse direkt proportionale, physikalische Messgröße. Daher haben Änderungen der Materialeigenschaften (Dichte, Körnung usw.) – im Vergleich zur Prallplattenwaage – nur sehr geringen Einfluss auf die Messgenauigkeit des Systems. Die Prallplattenwaage hingegen erfasst den Massenstrom über den Aufpralleffekt. Daraus resultiert, dass die Prallwaage auf ein Produkt mit einer bestimmten Dichte, Elastizität, Feuchte und Korngröße kalibriert wird. Ändert sich nur eine dieser Produkteigenschaften (z.B. bei Rohstoffen und Naturprodukten), muss die Waage neu kalibriert werden.

Beide Schüttstrom-Messsysteme kommen ohne bewegliche Teile aus, weshalb sie praktisch wartungsfrei sind. Lediglich bei abrasiven Produkten empfiehlt es sich, die produktberührenden Teile aus einem verschleißarmen Material (z.B. Hardox) zu fertigen.

Powtech: Halle 4, Stand 118

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