WAMGROUP – Schwerstarbeiter Verladegarnituren: Optimale und sichere Verladung von Schüttgütern

Schwerstarbeiter Verladegarnituren: Optimale und sichere Verladung von Schüttgütern

Schüttgüter werden heute in nahezu allen Industriebereichen verwendet: Als Rohmaterial, das während der Produktion zu Zwischen- und Endprodukte verarbeitet wird, oder als Endprodukt selbst. Und das je nach Produktionsumfang in unglaublich großen Mengen – täglich. Um Produktions- bzw. Lieferengpässe zu vermeiden, müssen die Materialien in ausreichender Menge beschafft, bevorratet, und der Produktion oder Distribution zugeführt werden. In Zeiten von Global Procurement und Supply-Chain-Management werden Schüttgüter in Massen auf Schiffe, Bahnwaggons oder Fahrzeuge verladen und weltweit auf verschiedenen Transportwegen bewegt. Und auch hier gilt: Zeit ist Geld. Insbesondere bei großen Schüttgut-Umschlagsorten wie See- und Binnenhäfen oder Abfertigungsbereiche großer Produktionsbetriebe gleichen die Be- und Entladeprozesse einem Uhrwerk – die Abläufe werden oft minuziös geplant und gesteuert, was die Prozesse zwar effizient und wirtschaftlich, aber sehr störungsanfällig macht.

Eine Schlüsseltechnologie bei der Sicherstellung einer reibungslosen Abfertigung ist die Verladetechnik. Versagt sie, führt dies besonders bei hohen Umschlagsvolumina unweigerlich zu Produktivitätsverlusten durch z.B. kostspielige Anlagenstillstände und Verzögerungen im Zeitplan. Verladegarnituren zählen zu der am häufigsten eingesetzten Technik. Um den hohen Anforderungen in punkto Wirtschaftlichkeit, Effizienz, Funktionalität und Sicherheit gerecht zu werden, müssen bei der Auslegung von Verladern eine Reihe wichtiger Faktoren zur Anpassung an den jeweiligen Einsatzfall berücksichtigt werden.

Zugeschnitten auf das Transportmittel: Verladegarnituren für die offene und geschlossene Verladung

Bei der Verladung von Schüttgut geht es im Kern darum, eine durch die Lagerkapazität des Transportmittels vorgegebene Menge eines bestimmten Materials möglichst schnell, effizient und sicher zu verladen. Verladegarnituren sind dabei quasi die Schnittstelle zwischen dem Lagerort (z.B. eine Siloanlage), in dem das Material lagert, und dem Verkehrsmittel, das damit beladen werden muss. Stark vereinfacht bestehen Verlader aus einem Oberteil, über das sie mit Material beschickt werden (meist direkt aus dem Lagerbehälter oder z.B. mit einer Förderschnecke), einem schlauchförmigen Verladebalg, über den das Material durch Schwerkraft dem Fahrzeug zugeführt wird, und einem Auslaufmodul am Ende des Balgs für die sichere Verladung in das Transportfahrzeug. Bei den telekopierbaren Verladervarianten lässt sich der Verladebalg je nach Bedarf ein- und ausfahren.

Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal bei Verladern ergibt sich aus der Art des zu beladenen Verkehrsmittels bzw. des zu transportierenden Schüttguts. Während viele Materialien wie Sand oder Kies unbedenklich offen verladen und befördert werden können, dürfen bzw. können andere nur in geschützten geschlossenen Systemen gehandelt werden. Dementsprechend werden Verlade-garnituren für die offene oder geschlossene Verladung unterschieden. Bei geschlossenen Garnituren ist der Auslauf dem Einfüllstutzen des Tankfahrzeugs angepasst – er ist konisch verjüngt und funktioniert beim Aufsetzen auf den Stutzen wie ein Trichter, der die Verbindung zwischen Verlader und Fahrzeug zusätzlich abdichtet.

Offene Verlader dagegen besitzen ein großes offenes Auslaufmodul, das mit einer Staubschutz-Schurre ausgestattet ist. Da Schiffe, Halden oder Bahnwaggons oft wesentlich mehr Lagerkapazität bieten als z.B. ein Silofahrzeug, sind diese Verlader oft viel größer dimensioniert – mit mehr Kapazität, um die Verladezeit zu verkürzen.

 

 TOREX®-Verlader im Einsatz: Oben bei der offenen Verladung in einer Lagerhalde, unten geschlossen bei der Befüllung eines Silofahrzeuges
TOREX®-Verlader im Einsatz: Oben bei der offenen Verladung in einer Lagerhalde,
unten geschlossen bei der Befüllung eines Silofahrzeuges

Wichtigster Einflussfaktor bei der Auslegung des Verladers: Das Material.

Durch eine Verladegarnitur fließt während des Verladeprozesses in hoher Geschwindigkeit eine große Menge Material – teilweise bis zu 2.000 Kubikmeter pro Stunde. Je nach den Materialeigenschaften ist die Belastung auf die Konstruktion und ihre Komponenten entsprechend hoch. Ausschlaggebend sind hierbei vor allem die Abrasivität und Temperatur des Materials, sowie dessen Neigung zur Staubentwicklung oder statischer Aufladung.

Der wohl größten Belastung ist der Verladebalg ausgesetzt. Abrasive Materialien wie Sand verursachen an allen produktberührenden Komponenten während ihrer Verladung erhöhten Verschleiß. Um zu hohe Wartungskosten und vor allem Anlagenstillstände vorzubeugen, sollte in solchen Einsatzfällen der Verladebalg verstärkt bzw. in widerstandsfähigen Werkstoffen ausgeführt sein. Bei extrem abrasiven Materialien wie Kiesel oder Basalt empfiehlt sich jedoch die Installation von Stahltassen innerhalb des Balges, durch die das Material im Innern nach unten fällt, ohne mit der Außenwand in Berührung zu kommen.

Bei den teleskopierbaren Varianten befinden sich am Verladebalg entlang der gesamten Länge Zugseile, über die der Verlader mit entsprechender Steuerung auf und abgefahren werden kann. Von Vorteil ist, wenn die Seile nicht im Balg, d.h. im Produktstrom verlaufen, sondern außerhalb, wo sie vor Reibung geschützt sind. Da auch die vielen Ein- und Ausfahrzyklen den Balg belasten, sollte er eine solide, robuste Konstruktion haben. Mit Metallringen versteifte, dickwandige Schlauch-konstruktionen sind gängig.

Bei der Verladung von Pulvern und manchen Granulaten muss die Staubentwicklung berücksichtigt werden. Während das Material durch den Balg fällt, entsteht im Innern eine Staubwolke, die aus dem Balg abgeleitet und gefiltert werden muss, um der Gefahr einer Staubexplosion und Umweltverschmutzung vorzubeugen. Dies wird erreicht mit Hilfe eines doppelwandigen Balges in Kombination mit einem Entstaubungssystem: Die staubige Luft wird durch den Zwischenraum der beiden Balgwände vom Ventilator des Filters abgesaugt, und über die Filterelemente als reine Abluft in die Umwelt abgegeben. In vielen Verladegarnituren sind geeignete Filtersysteme integriert. Über eine entsprechende Anschlussvorrichtung können Verlader jedoch auch an eine zentrale, externe Filtrationsanlage angeschlossen werden.
Darüber hinaus sollte der Verlader-Auslaufkegel beim Aufsetzen auf den Einfüllstutzen von Silofahrzeugen eine gute Abdichtung bieten, um das Entweichen von Produkt bzw. Staub während des Befüllprozesses zu verhindern. Analog dazu verfügen Verlader zur staubfreien offenen Verladung über Staubschürzen unter dem Auslaufmodul.

TOREX®-Verlader mit integriertem Entstaubungsfilter und Ventilator. Gut zu sehen: Der Zwischenraum der Balgwände, über den der Staub abgesaugt wird.
TOREX®-Verlader mit integriertem Entstaubungsfilter und Ventilator.
Gut zu sehen: Der Zwischenraum der Balgwände, über den der Staub abgesaugt wird.

Vorsicht auch bei der Verladung heißer Produkte oder jenen, die sich bei Bewegung statisch aufladen. Die Werkstoffe des Balgs aber auch die Filtermedien müssen für den jeweiligen Temperaturbereich geeignet sein, bzw. aus anti-statischem Material bestehen, wie z.B. Polyester, Neopren oder Hypalon. Im Zweifelsfall die jeweils für die Einsatzzone gültige Atex-Richtinie prüfen bzw. den Hersteller konsultieren.

Neben der materialspezifischen Belastung spielen auch die klimatischen Bedingungen am Einsatzort eine Rolle. Eine erhöhte UV-Belastung und dauerhaft tiefe oder hohe Temperaturen schaden vielen Werkstoffen. Daher sollte auch hier die Auswahl auf Materialien fallen, die langfristig Schutz bieten.

Für jedes Material gerüstet: Balgvarianten von TOREX® für einfache, staubige und abrasive Produkte. Werkstoffe: Neopren, Hypalon, Polyester und Kevlar.
Für jedes Material gerüstet: Balgvarianten von TOREX® für einfache, staubige und abrasive Produkte.
Werkstoffe: Neopren, Hypalon, Polyester und Kevlar.

Optimaler Verladeprozess: Auch eine Sache der richtigen Ausstattung

Damit der Verladeprozess möglichst schnell und ohne Komplikationen abläuft, verfügen moderne Verladegarnituren über interessante Funktionen und Zusatzequipment, die einen überaus effizienten, sicheren und teilweise automatisierten Verladeprozess ermöglichen.

Verlader sind meist direkt über den jeweiligen Beladestationen installiert, d.h. der Führer des Transportmittels muss das Fahrzeug in einer genau festgelegten Beladezone platzieren. Um bei der geschlossenen Verladung in Silofahrzeuge zeitraubendes Rangieren zu vermeiden, können Verlader auf einem Positionierungsmodul installiert werden, mit dessen Hilfe dann die komplette Garnitur zumindest im begrenzten Rahmen in verschiedene Richtungen verfahren werden kann (meistens Schienenkonstruktion). Diese „Feinjustierung“ erlaubt das punktgenaue Absenken des Verladers. Mit einer Seilwinde, die entweder von Hand oder elektrisch betrieben wird, wird der Verlader über der Ladefläche bzw. dem Einfüllstutzen abgesenkt. Ist die richtige Höhe erreicht, stoppt ein Schlaffseilschalter automatisch die Fahrt, während ein Endschalter im Seilwindengehäuse das Ein- und Ausfahren der Verladers über den Endpunkt hinaus verhindert.

Beim Befüllvorgang selbst geht es darum, das Schüttgut möglichst schnell und sicher zu verladen. Um eine Überfüllung des Transportfahrzeuges zu verhindern, muss der Füllstand genau überwacht werden. Diese Funktion übernehmen Füllstandsmelder. Bewährt haben sich Drehflügel-Füllstandsmelder im unteren Auslaufbereich als Vollmelder: Nähert sich die Materialsäule im Lagerbehälter dem maximalen Füllstand bzw. dem rotierenden Paddel, bleibt dieses durch den Materialwiderstand stehen und initiiert damit das Ende des Befüllvorgangs, sowie das Einfahren des Verladebalgs. Je nach der Schüttgutdichte können auch Vibrations-oder kapazitive Füllstandsmelder verwendet werden. Bei der Installation der Vollmelder unter dem Auslauf ist jedoch darauf zu achten, dass sie konstruktionstechnisch nicht dem Materialstrom ausgesetzt sind.

Wird der Befüllvorgang gestoppt, können beim Hochfahren der Verladegarnitur Materialreste aus dem Balg auf das darunter stehende Fahrzeug fallen. Gerade bei der Abfertigung von Silofahrzeugen sollten daher Auslaufmodule mit Verschlusskonus verwendet werden. Direkt nach der Unterbrechung des Materialflusses wird ein Schließmechanismus aktiviert, der den Verlader nach unten abriegelt.

Kombibild: BELLOJET® Verlader im Querschnitt: Links die Baureihe ZA für die geschlossene, rechts ZH für die offene Verladung.
Kombibild: BELLOJET® Verlader im Querschnitt: Links die Baureihe ZA für die geschlossene, rechts ZH für die offene Verladung.

Die WAMGROUP®-Tochter TOREX® ist seit Jahrzehnten einer der weltweit führenden Hersteller im Bereich Verladertechnik. Die Verladegarnituren vom Typ „BELLOJET®“ werden in verschiedenen Varianten und Baugrößen in Großserie gefertigt und sind zu tausenden weltweit im Einsatz. Das Verladerprogramm beinhaltet Baureihen für die offene Verladung von Schiffen und LKW (bis zu einer Kapazität von 1.800 m3/h), sowie geschlossene Systeme für die Befüllung von Silofahrzeugen (bis zu 500 m3/h).

Lieferbar sind TOREX®-Verlader mit oder ohne integrierten Entstaubungsfilter. Dank dem umfassenden Zusatzequipment können sie in nahezu jeder Branche – auch der Nahrungsmittelindustrie – eingesetzt bzw. auf die jeweiligen Anforderungen des Kunden zugeschnitten werden. Zu den wichtigsten Optionen zählen Temperatur- und verschleißbeständige, sowie anti-statische Verladerbälge und Filtermedien, unterschiedliche Steuerungen von der Handkurbel bis zur Funk-Fernbedienung, verschiedene Füllstandsmelder und Ausläufe mit Verschlusskegel.
Eine Besonderheit ist die Verwendung eines von WAM® entwickelten „SINT®“-Polymerwerkstoffes, der hervorragende Verschleißschutzeigenschaften hat. So ist z.B. der Aufsatzkonus bei Garnituren für die geschlossene Verladung aus schützendem Polymer, wodurch gleichzeitig eine deutlich bessere Abdichtung erfolgt.

Die kleinste Verlader-Baureihe von TOREX® ist ein System zum Befüllen kleiner Behälter oder Fässer. „MINIFILL®“ besteht aus einem kleinen Verlader, der am Auslauf fest auf einer Dichtungsplatte installiert ist. Das komplette System wird pneumatisch auf den Behälter abgesenkt und dichtet ihn mit der Auslaufplatte optimal ab, bevor der Befüllvorgang gestartet wird.

 

“MINIFILL®“ Verlader zur effizienten Befüllung kleinerer Behälter und Fässer
“MINIFILL®“ Verlader zur effizienten Befüllung
kleinerer Behälter und Fässer

 

3 Fragen an den WAM® – Produktspezialist Michael Scherer:

1. Was sind die größten Herausforderungen beim Verladen von Schüttgütern?

Die größte Herausforderung verursacht das zu verladende Material selbst: Art und Beschaffenheit bestimmen die Ausführung des Verladers. Besonders abrasive Produkte setzen dem Equipment zu – um die Wartungskosten und Ausfallzeiten auf ein Minimum zu reduzieren, sollten in solchen Einsatzfällen immer Stahltassen im Balginnern installiert sein. Auch dürfen Komponenten wie die Zugseile und Füllstandsmelder nicht direkt dem Materialstrom ausgesetzt sein, um deren dauerhafte Funktion sicherzustellen.
Ein anderes zu lösendes Problem ist zweifellos die Staubentwicklung bei der Verladung vieler Schüttgüter. Hier ist der Einsatz von Absaug- und Filtersystemen obligatorisch, um Emissionen in die Umwelt und natürlich Staubexplosionen vorzubeugen. Wichtig für die problemfreie Verladung ist letztendlich auch, dass die Beschickung des Verladers mit Material gut gelöst ist – auch hier ist die richtige Anpassung des Förderequipments (z.B. Förderschnecken) an das zu fördernde Material ausschlaggebend.

2. Wie häufig kommt es zu Störungen im Verladeprozess

Bei richtiger Auslegung des Verladeequipments kommt es eher selten zu Störungen. Wichtig ist, dass der Anlagenbetreiber dem Verladerhersteller das Einsatzumfeld genau beschreibt, damit die richtigen Werkstoffe und Zusatzkomponenten beim Bau verwendet werden. Es kommt jedoch bei der Verladung geschlossener Silofahrzeuge immer wieder zu Verzögerungen, da der Fahrer das Fahrzeug punktgenau in der Ladezone platzieren muss. Dies klappt nicht immer beim ersten oder zweiten Versuch. Die Installation eines Positionierers spart Zeit, da so der Verlader auch bei schlechter Parkposition sicher auf den Einfüllstutzen abgesenkt werden kann.

3. Wie stellt WAM® bzw. TOREX® die Qualität und Funktion der Verladersysteme sicher?

Die WAMGROUP® ist nach ISO 9001 zertifiziert und verfügt über einen eigenen großen Forschungs- und Entwicklungsbereich, in dem sich das jahrzehntelange Know how beim Handling von Schüttgütern bündelt. Hier werden die Komponenten konstruiert und  verschiedene Materialien und Werkstoffe analysiert. Das Herzstückdieser Arbeit ist eine eigene Testanlage auf dem WAMGROUP® Werksgelände, in die Maschinen mit den unterschiedlichsten Materialien im Dauereinsatz getestet werden können. Die Anlage verfügt über Kameras und Internetanbindung – so können Kunden Maschinentests mit ihren Materialproben live mitverfolgen.

 

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