So wählen Sie pneumatische Förderbögen aus

16. November 2015

Angesichts der Tatsache, dass es die pneumatische Förderung schon seit mehr als einem Jahrhundert gibt, sollte etwas so Einfaches wie die Auswahl von Bögen für ein System längst zur Routineaufgabe geworden sein. Dennoch missverstehen Ingenieure immer noch häufig die Bedeutung der Wahl des richtigen pneumatischen Förderkrümmers. Dieser Mangel an Aufklärung über eine wichtige Komponente des Systems hat Konsequenzen. Die zufällige Verwendung des falschen Winkeltyps spielt oft eine Rolle bei Systemdruckabfall, Systemverschleiß und Produktverschlechterung. Angesichts dieser häufigen Verwirrung bei der Suche nach dem besten Winkelstück soll dieser Artikel Konstrukteuren und Anwendern dabei helfen, angesichts ihrer individuellen Fertigungsanforderungen bessere Entscheidungen hinsichtlich des richtigen Förderkrümmers zu treffen. Es gibt eine Reihe von Variablen, die die Effizienz von Biegungen in einem System beeinflussen. Derjenige, der die größte Wirkung erzielt, ist der gewählte Ellenbogenstil. Es gibt drei Hauptkategorien von Bögen: Bögen mit langem Radius, Bögen mit kurzem Radius und Stoß-/Wirbelbögen. Der gebräuchlichste Bogen zum Transport von Material ist der Bogen mit langem Radius. Ein Bogen mit langem Radius ist jeder Bogen, dessen Mittellinienradius 10x (oder länger) als der Außendurchmesser des Bogens ist. Zum Beispiel ein 4-Zoll. Der Rohrbogen hätte einen Mittellinienradius von mindestens 40 Zoll. Der ursprüngliche Industriestandard war ein 12-facher Radius, da er einem Radius von 1 Fuß entsprach, und diese Methode wird manchmal immer noch verwendet, weil sie die Berechnung vereinfacht. Ein 2-Zoll. Das Rohr würde einen Radius von zwei Fuß und 3 Zoll benötigen. Das Rohr würde einen Radius von 3 Fuß und 4 Zoll benötigen. Das Rohr würde einen Radius von 4 Fuß benötigen und so weiter. Der zweithäufigste Ellenbogen ist der Ellenbogen mit kurzem Radius. Diese Bögen ähneln den langen Bögen, haben jedoch kürzere Radien, typischerweise das 2,5- bis 4-fache des Außendurchmessers des Bogens. Es gibt auch Winkelstücke mit kurzem Radius und „Schweißverbindung“. Sie betragen das 1- bis 1,5-fache des Ellenbogendurchmessers. Allerdings sind diese Ellenbogen meist zu eng; Sie werden normalerweise nicht zur pneumatischen Förderung von Produkten verwendet. Die letzte Kategorie von Winkelstücken ist die Stoß- oder Wirbelbogenverbindung. Diese kurz geschnittenen Ellenbogen schützen sich mechanisch vor Abrieb. In diese Kategorie fallen Sackgassen-T-Stücke (Blind-T-Stücke) oder Wirbelbogen. Bögen mit kurzem Radius haben viele Vorteile. Sie sind leicht verfügbar, kostengünstiger, leichter, einfach zu installieren, leicht auszutauschen und nehmen viel weniger Platz ein. Für manche Anwendungen können sie der perfekte Winkel sein. Allerdings haben sie auch einige große Nachteile. Ellbogen mit kurzem Radius – die einen starken Aufprallwinkel haben – erleiden an einer Stelle direkt neben der Mittellinie des Ellbogens viel Druck, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass sie herausplatzen, wenn das Produkt abrasiv ist. Darüber hinaus führt der größere Aufprall bei Bögen mit kurzem Radius häufig zu einer stärkeren Produktverschlechterung. Im Vergleich dazu sind Rohrbögen mit großem Radius schwieriger zu handhaben, bieten jedoch einen gewissen natürlichen Verschleißschutz. Durch einen flacheren Aufprallwinkel – und dadurch, dass das Produkt über die gesamte Rückseite des Ellenbogens gezogen werden kann – wird der Aufprall reduziert und der Verschleiß verteilt sich gleichmäßiger über die Rückseite des Ellenbogens. Auch die Produktverschlechterung ist geringer als bei Bögen mit kurzem Radius. (Die Ausnahme von dieser Regel bilden Produkte, die verschmieren und/oder Streamer erzeugen – wie z. B. Polyethylenpellets. Bei diesen Anwendungen ist die Zersetzung schlechter, da sie so viel Zeit damit verbringen, die Rückseite des Ellenbogens zu ziehen. Wenn dies passiert, entsteht ein Ellenbogen mit eine gerillte/oberflächenförmige Innenseite oder ein Fitting/Spezialbogen verwendet wird). Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass einige Produkte abprallen und in einem Bogen mit großem Radius mehrere Verschleißstellen verursachen können. Dieses Problem tritt bei der Dünnphasenförderung selten auf. Wenn es doch passiert, lässt es sich durch die Verwendung eines Kurzradius- oder Schlagkrümmers vermeiden, führt dann aber in der Regel dazu, dass der Rückprall immer noch auftritt und das Rohr an der Auslassseite des Krümmers und nicht am Krümmer selbst abgenutzt wird. Der letzte Ellenbogentyp ist der Stoßellenbogen. Die Rohrbögen in dieser Kategorie sind das Dead-End-T-Stück (Blind-T-Stück) und das Vortex-Bogenstück. Beide Winkelstücke können gut zur Minimierung von Abrieb und Produktverschlechterung beitragen. Darüber hinaus bietet das Sackgassen-T-Stück den zusätzlichen Vorteil, dass es leicht verfügbar und kostengünstig ist. Bei feuchten, kohäsiven oder klebrigen Produkten sollte jedoch kein Bogen verwendet werden. Außerdem – und zu diesem Punkt gibt es widersprüchliche Daten und Meinungen – kann die Verwendung dieser Winkelstücke in manchen Situationen einen negativen Einfluss auf den Systemdruck und die Fördereffizienz haben. Obwohl dies kein Grund ist, Aufprallbögen zu vermeiden, sollten Sie vorsichtig sein, bevor Sie in einem bestehenden System eine Reihe von Radiusbögen gegen Aufprallbögen austauschen. Nachdem wir uns die verschiedenen Ellenbogen angesehen haben, stellt sich die Frage: Welcher Ellenbogen eignet sich am besten? Das hängt von Ihrem Problem ab. Wenn Sie ein Abriebproblem haben, gibt es nicht die beste Lösung. Für Schleifanwendungen gibt es viele wirksame Antworten; es gibt sie in den unterschiedlichsten Preisklassen. Für Bögen mit kurzem und langem Radius gibt es mehrere direkte Ersatzlösungen: spezielle Beschichtungen, Fliesenbögen, austauschbare hintere Bögen und Kanalbögen mit hinterem Radius – um nur einige zu nennen. Direkter Ersatz ist großartig, da er genau an der gleichen Stelle wie die alten Winkelstücke passt, ohne dass die Förderleitungen verändert werden müssen. Wenn Sie aber nichts dagegen haben, Ihr System zu wechseln, können auch die Schlagbögen wirkungsvolle Ergebnisse erzielen. Hier sind einige Überlegungen bei der Auswahl des richtigen Ellenbogens zum Tragen: • Zahlen Sie nicht mehr für eine Tragelösung, als Sie wirklich benötigen. Stellen Sie sicher, dass Sie die Kosten für die Verschleißlösung mit der Lebensdauer des Ellenbogens – und dem Aufwand für den Austausch des Ellenbogens – abwägen. • Blanke Ellenbogen mit langem Radius bieten einen gewissen grundlegenden Schutz gegen Verschleiß. Bei sehr geringer Abnutzung können sie eine gute Alternative zu bloßen Ellenbogen mit kurzem Radius sein. Allerdings müssen die Kosteneinsparungen durch den erzielten Verschleißschutz mit den zusätzlichen Installationskosten verglichen werden, die durch die Verwendung eines größeren, schwereren Kniestücks entstehen (Gewicht, Platz, Unterstützung usw.). • Denken Sie daran, dass Verschleiß ein Abnutzungskampf ist. Wenn Sie mit einem Rohrkrümmer nach Schedule 40 zwei Monate Zeit haben, werden Sie mit einem Rohrkrümmer nach Schedule 80 nicht einmal vier Monate Zeit haben. Planen Sie eine andere Lösung ein als nur die Verwendung eines dickeren Rohrs. • Ein verschleißfester Rohrbogen ist nur so gut wie seine schwächste Stelle. Der Einbau eines verschleißfesten Winkelstücks aus sehr dünnwandigem Rohrmaterial – oder die Verwendung von Rohrenden mit Gewinde – bedeutet, dass das Winkelstück nur so lange im System verbleibt, wie es dauert, bis das Rohr unter der Kompressionskupplung – oder für die Rohrgewinde – abgenutzt ist sich abnutzen. • Geschwindigkeit ist ein Killer. Der Ellbogen, der am schnellsten verschleißt, ist normalerweise derjenige im System, in dem die höchste Geschwindigkeit auftritt. Achten Sie auf Ellbogen am Ende einer langen Rohrstrecke. • Kanal-Rücken-Ellbogen (auch Hohlrücken genannt) können sehr effektiv sein. Sie schützen vor Verschleiß, indem sie sich mit Produkt füllen und das Produkt gegen sich selbst verschleißen lassen. Verwenden Sie diese jedoch nicht in Anwendungen, bei denen das angesammelte Produkt verderben und eine Kontamination verursachen kann, wie z. B. Getreide, Lebensmittel oder Tierfutter. • Proprietäre Rohrbögen – wie Ni-Hard-Bögen und Vortex-Bögen – sind nur in festgelegten Standardgraden erhältlich, z. B. 90 und 45 Grad. Wenn Sie einen anderen Abschluss haben, müssen Sie für diese Biegungen eine andere Lösung verwenden. • Ein einfaches Sackgassen-T-Stück kann eine elegante Lösung sein – und es ist billiger als ein spezieller Wirbelbogen. Sie können auch hervorragend als Zielbox fungieren, bevor sie in einen Lagerbehälter fallen. • Bei Prallbögen kommt es aufgrund von Turbulenzen häufig zu Problemen mit der Abnutzung des Rohrs unmittelbar nach dem Auslass. Die Verwendung einer abriebfesten Rohrspule, die mit dem Auslass verbunden ist, ist oft sehr nützlich, um das Problem zu minimieren und einen schnellen Austausch des Teils zu ermöglichen, wenn es abgenutzt ist. Was wäre, wenn es im System keine Abriebprobleme gibt? Was dann? Wenn Sie keine Verschleißprobleme haben und eine Produktverschlechterung kein Problem darstellt, ist die Wahl klar: Verwenden Sie einen Winkel mit kurzem Radius. Es gibt zu viele Kosten- und Arbeitsvorteile, um einen anderen Weg zu gehen. Darüber hinaus noch ein letzter Ratschlag bezüglich Ellbogen in bereits laufenden Systemen. Wenn Sie mit dem Verschleiß Ihres Systems, der Partikelverschlechterung und der Systemleistung zufrieden sind, dann ändern Sie nichts. Wenn es nicht kaputt ist, reparieren Sie es nicht. Es gibt zahlreiche Variablen, die die Effizienz von Biegungen beeinflussen. Manchmal hat die Änderung nur einer Biegung unerwartete Folgen. Wenn Sie Lust haben, etwas zu recherchieren – und alle Variablen zu kontrollieren und gleichzeitig herauszufinden, was Ihr System optimiert – dann machen Sie doch ein paar Experimente. Die meisten Produktionsbetriebe, denen der Output und die Produktionskonsistenz wichtiger sind, werden es jedoch zu schätzen wissen, wenn sie gut genug in Ruhe lassen. So vielfältig die Anwendungen sind, gibt es auch in der pneumatischen Förderung viele unterschiedliche Arten von Rohrbögen. Dieser Artikel behandelt nicht alle Variablen im Ellenbogenauswahlprozess. Es gibt wichtige Aspekte wie Druck, Temperatur und Korrosion, die hier nicht einmal besprochen werden. Ich hoffe jedoch, dass dieser kurze Leitfaden Ihnen dabei hilft, bessere Fragen zu stellen, die zu einer besseren Auswahl führen.

Progressive Products Inc. stellt das Ceram-Back-Winkelstück zusammen mit anderen verschiedenen Produkten für die pneumatische Förderung her. Weitere Informationen finden Sie unter progressiveproductsinc.com.

Verweise 1. Mills, David. Designleitfaden für pneumatische Förderanlagen. 2. Aufl. Oxford: Elsevier/Butterworth-Heinemann, 2004. Print.2. Dhodapkar, Shrikant, Paul Solt und George Klinzing. „Bögen in pneumatischen Fördersystemen verstehen.“ Chemieingenieurwesen April 2009: 53-60.3. Hilbert, Jack und Paul Solt. Die Wende schaffen: Alternativen im Bogendesign für die pneumatische Förderung. 15. September 2015. Web.

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