Siloauslegung für Massenfluss
Massenflusssilo Auslegung ✓ Grenzkriterien ✓ Schachtbildung vermeiden ✓ Austragsgerät wählen ✓ Störungen verhindern ✓ Praxishinweise
Zur Vermeidung von Problemen bei Lagerung und Austrag kohäsiver Schüttgüter sollte die Auslegung von Silos vorrangig auf Massenfluss ausgelegt werden. Bei Massenfluss bewegt sich beim Austrag die gesamte Schüttgutmasse, wodurch tote Zonen, Entmischung und Schachtbildung vermieden werden können.
Häufige Probleme und typische Ursachen durch Kernfluss (Brückenbildung, Kernfluss, Entmischung, Zeitverfestigung, Fluidisierung, exzentrische Belastungen) können mit konkreten Maßnahmen, wie durch gezielte Auslegung, Wandmaterialien, Austragsgeräte und Betriebsstrategien durch Massenfluss verhindert werden.
Probleme beim Kernfluss
Beim Kernfluss bewegt sich das Material zentral oder über der Austragsöffnung mit höherer Fließgeschwindigkeit, während der Materialfluss an den Wänden sich verlangsamt oder sogar ganz zum erliegen kommt und unbewegte "tote" Zonen verbleiben. In diesen "Toten" Zohnen kann sich dieser Effekt durch Zeitverfestiung sogar noch verstärken sodass dieses Material über lange Zeit im Silo verbleibt und sogar eine vollständige Entleerug nicht mehr einfach möglich ist. Plötzlich einstürzende Bereiche können erhebliche Schäden und Überlastungen an Konstuktion verursachen oder verbleibendes Material muß teils manuell entfernt werden. Typische Folgen sind:
- Unterschiedliche Verweilzeiten / tote Zonen: führen zu inhomogener Entnahme
- Entmischung: unterschiedliche Partikelgrößen verteilen sich ungleichmäßig, was zu Qualitätsverlusten im Austragsstrom führt.
- Staubbildung und Emissionen: bewegte und frei fallende Partikel erhöhen das Staubaufkommen und das Risiko von Staubexplosionen.
- Einstürzende Bereiche: plötzliche Materialbewegungen können strukturelle Schäden verursachen.
- Exzentrische Schachtbildung / lokale Belastungsspitzen: asymmetrische Entleerung belastet Silowände ungleichmäßig und kann strukturelle Schäden verursachen.
- Fluidisierung: feine Partikel können beim Einsturz mit Luftströmungen fluidisiert werden, was unkontrollierte Austritte oder "Schießen" verursacht.
- Zeitverfestigung: längere Lagerzeiten können Partikelkontakte verstärken und das Freifließen nach längerer Standzeit verhindern.
Frühzeitige Schüttgutuntersuchungen reduzieren Ausfallrisiken und Folgekosten.
Grenzkriterium für Massenfluss
Nach Messung der relevanten Schüttguteigenschaften (effektiver Reibungsweinkel, Wandreibungswinkel, Druckfestigkeit (Schüttgutfestigkeit)) kann die notwendige Trichtergeometrie zum Erreichen von Massenfluss bestimmt werden. Das Grenzkriterium bestimmt die notwendige Trichterneigung in Abhängigkeit vom Wandreibungsbeiwert und der inneren Reibung des Schüttguts.
LIMITING CRITERIA FOR MASS FLOW / FUNNEL FLOW (Beispiel)
| φe | φw | βcrit | Beurteilung | |
|---|---|---|---|---|
| Beispielmaterial | 35.6° | 10.7° | 45.7° | MASS FLOW |
Auszug aus der automatischen Online‑Siloberechnung (vereinfachtes Beispiel).
Mit den Messergebnissen aus Fließort, Wandreibung, Dichte, Kohäsion lässt sich der notwendige Trichterwinkel sowie das geeignete Wandmaterial bestimmen.
Maßnahmen zur Sicherstellung des Massenflusses
Die Auslegung auf Massenfluss erfordert eine Kombination aus sachgerechter Geometrie, geeigneten Wandmaterialien, passenden Austragsgeräten und abgestimmten Betriebsmaßnahmen. Im Folgenden sind die wichtigsten Handlungsfelder mit konkreten Empfehlungen aufgeführt:
- Trichtergeometrie und Auslassgröße: ein ausreichend steiler Trichterwinkel und eine großzügige Auslassöffnung reduzieren das Risiko der Brückenbildung und fördern die Aktivierung der gesamten Austragsfläche.
- Wandmaterial und Beschichtungen: glatte, verschleißarme Wandoberflächen mit niedriger Adhäsion verringern Wandhaftung und Wandreibung, wodurch Kernfluss vermieden wird.
- Austragsgeräte gezielt wählen: geeignete Austragsgeräte (z. B. Schnecken, Rüttler, kegelige Klappen, spezielle Austragsschieber) sollten so gewählt werden, dass sie die Aktivierung einer möglichst großen Austragsfläche sicherstellen und exzentrisches Entleeren verhindern.
- Belüftung und Entlüftung kontrollieren: Belüftung kann einerseits Austrag erleichtern, andererseits Fluidisierung auslösen. Planen Sie belüftete Systeme so, dass sie Entlüftung unterstützen, ohne Fluidisierung zu fördern.
- Füll- und Befüllstrategien: gesteuerte Befüllung (z. B. Ringleitung/Verteilereinrichtungen) minimiert Entmischung beim Befüllen und reduziert exzentrische Belastungen.
- Materialmodifikation: Anpassungen wie Granulierung, Trocknung oder Additive können Kohäsion und Feuchtigkeit beeinflussen und so Brückenbildung und Zeitverfestigung reduzieren.
- Regelmäßige Aktivierung / Wartung: periodisches Aktivieren des Austrags verhindern Zeitverfestigung und Anbackungen.
- Monitoring & Messdaten: kontinuierliche Überwachung (Füllstandssensoren, Durchflussmessung) und die Verwendung gemessener Stoffdaten (Fließort, Wandreibung) erlauben frühzeitige Eingriffe und adaptive Steuerungen.
- Prüfung durch Messlabor:Bei Produktumstellung oder vor der endgültigen Auslegung werden standardisierte Messungen (Fließort, Wandreibung, Zeitverfestigung, Schüttgutdichte) zur Validierung der Annahmen empfohlen.
Diese Maßnahmen sind gezielt auf die in Siloprobleme beschriebenen Störbilder abgestimmt: z. B. verhindert passende Trichtergeometrie Brückenbildung; die Auswahl des Austragsgeräts vermindert exzentrische Belastung und Entmischung; kontrollierte Belüftung verhindert unerwünschte Fluidisierung.
Siloauslegung prüfen lassen — Minimieren Sie Ausfallrisiken
Unser Labor bietet umfassende Schüttgutanalysen (Fließort, Wandreibung, Zeitverfestigung) und praxisnahe Siloberechnungen. Wir empfehlen Maßnahmen zur Sicherstellung des Massenflusses.
- ✓ Messungen nach anerkannten Verfahren
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