Pulver fördern, wiegen und dosieren
Die Handhabung und Vakuumförderung von Pulver bzw. Schüttgut kann um eine Dosierung oder eine Verwiegung ergänzt werden. Somit lassen sich mehrere Prozessschritte kombinieren und automatisieren. Das Pulver wird sicher und sauber in einem geschlossenen System gehandhabt, und das Personal und die Umgebung gut geschützt.
In vielen Prozessen schreibt die Rezeptur vor, dass ein Pulver oder Schüttgut mit einem vorgegebenen Gewicht einem System (z.B. einem Mischer) zugeführt wird. Eine weitere Forderung kann sein, dass dieser Eintrag kontinuierlich und gleichmäßig über die Zeit erfolgt, beispielsweise weil sich das Material so besser in ein anderes Material einmischen lässt. Unser Produktspektrum zur Kombination einer Materialförderung mit einer Verwiegung oder einer Dosierung bietet dafür zahlreiche Lösungsmöglichkeiten, die auf die individuellen Bedürfnisse der Kunden angepasst werden können.
Darüber hinaus können Verwiegung und Dosierung mit einer Vakuumförderung kombiniert und automatisiert werden. Der eingesparte Arbeitsschritt ist gleichbedeutend mit dem verringerten Risiko einer Produktvereinreinigung und einem besseren Schutz des Personals vor Stäuben.
Volkmann-Lösungen
In unseren Systemen setzen wir oft standardisierte und bewährte Komponenten für die Dosierung und Verwiegung ein:
Kontinuierlicher und gesteuerter Materialeintrag
In diesem Abschnitt stellen wir Technologien vor, mit denen sich Pulver oder Schüttgut kontinuierlich in eine nachfolgende Station eintragen lassen. Ein Anwendungsbeispiel ist die Vakuumförderung mit stetigem Produktaustrag in eine nachfolgende Station, beispielsweise in einen Mischer. Da die Vakuumförderung jedoch mit sich abwechselnden Förder- und Entleertakten arbeitet, erfolgt die Materialabgabe diskontinuierlich. Mithilfe eines nachfolgenden Pufferbehälters und eines Vibrationsförderers kann dies jedoch in eine kontinuierliche Materialabgabe umgewandelt werden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der kontinuierliche Materialeintrag aus einem Container, Behälter oder Silo. Ohne entsprechende Anpassungen würde das Produkt nach dem Öffnen des Ventils schnell und konzentriert aus dem Behälter in die nachfolgende Station einströmen. Durch den Einsatz zusätzlicher Komponenten lässt sich der Produkteintrag jedoch zeitlich strecken und kontinuierlich gestalten.
In einer Anlage bzw. Maschine können verschiedene Komponenten zur Steuerung des Materialflusses verwendet werden.
Ein linearer Vibrationsförderer fördert und dosiert das Pulver bzw. Schüttgut über eine horizontale, in Schwingung versetzte Dosierrinne. Die Materialförderung lässt sich jederzeit ein- und ausschalten, und die geförderte Menge über die Amplitude der Schwingung stufenlos einstellen. Außerdem eignet sich ein Vibrationsförderer sehr gut für die Kombination mit einer Verwiegung.
Eine Zellenradschleuse eignet sich für eine eher grobe Dosierung eines Förderguts. Der Materialeintrag kann über einen längeren Zeitraum gestreckt werden, der Förderstrom ist jedoch nur bedingt kontinuierlich. Ein Vorteil ist, dass die Prozessbereiche durch die Zellenradschleuse voneinander getrennt sind. Dadurch kann sich beispielsweise ein Druckunterschied nicht auf den anderen Bereich auswirken.
Ein Kegelventil kann bei der gravimetrischen Entleerung eines Behälters oder Vakuumförderers eingesetzt werden. Das Ventil reagiert schnell auf die pneumatische Ansteuerung, und lässt sich auch im Produktstrom wieder schließen. Durch eine Taktung beim Öffnen und Schließen des Ventils kann die Materialabgabe gestreckt werden, wobei jeweils nur kleine Mengen eingetragen werden. Für viele Anwendungen ist diese Form einer Dosierung ausreichend genau.
Verwiegung des Produkts
Moderne Wägezellen können das Gewicht einer Anlagekomponente mitsamt des Inhalts auf wenige Gramm genau verwiegen. Aus der Differenz von Tara und Netto ergibt sich das Gewicht des enthaltenen Pulvers bzw. Schüttguts.
Ein einfacher Anwendungsfall ist die Ermittlung des Gewichts von Pulver bzw. Schüttgut in einem Behälter, einem Mischer oder einem Vakuumförderer.
Für viele Anwender ist die Kombination aus Verwiegung und Dosierung interessant. Das Gewicht wird mehrfach pro Sekunde ermittelt, und die SPS steuert darüber die Materialförderung und Dosierung. Rechtzeitig vor Erreichen des Zielgewichts wird die Förderung gedrosselt und im entscheidenden Moment gestoppt.
Bei der Verwiegung des Produkts wird grundsätzlich zwischen Loss-in-Weight-Verfahren (LIW) und dem Gain-in-Weight-Verfahren (GIW) unterschieden. Das LIW-Verfahren wird auch als Negativverwiegung bezeichnet, das GIW-Verfahren als Positivverwiegung.
Zur Erläuterung betrachten wir die Aufgabenstellung, einen mit Pulver befüllten Container teilweise in einen Mischer zu entleeren. Hierbei soll auch das Gewicht des vom Container in den Mischer umgefüllten Pulvers ermittelt werden.
- Beim LIW-Verfahren wird der Container mit Wägezellen verwogen. Dessen Gewichtsverlust über die Entleerung entspricht der Füllmenge, die dem Mischer zugeführten.
- Beim GIW-Verfahren wird der gesamte Mischer verwogen, und die Wertzunahme durch die Befüllung entspricht dem zugeführten Gewicht.
Möchte der Anwender lediglich die geförderte Menge bzw. das Gewicht ermitteln, reichen zwei Gewichtsmessungen vor und nach der Materialförderung aus. Soll die Gewichtsmessung hingegen zur Steuerung der Förderung und zur Erzielung eines vorgegebenen Gewichts dienen, ist eine kontinuierliche Messung in sehr kurzen Intervallen erforderlich.
Für LIW- und GIW finden sich in der Praxis zahlreiche Beispiele, und je nach Anwendung und den Rahmenparametern wird das eine oder andere Verfahren den Vorzug bekommen.
Ein Vorteil des LIW-Verfahrens ist die integrierte Steuerung von Dosierung und Verwiegung in einem einzigen System, ohne dass hierfür ein Datenaustausch mit einer anderen Maschine über Systemgrenzen erforderlich wäre.
Anlage bei einem Lebensmittelproduzenten: Fördern, Verwiegen und Dosieren von 5 Komponenten eines Rezepts und Eintrag in einen Mischer.
Vakuumförderer Typ PPC an einer Hubsäule, mit einer Zellenradschleuse zur Dosierung. Das Fass inkl. Inhalt wird per Bodenwaage verwogen, und über den Messwert wird die Zellenradschleuse gesteuert.
Lineare Vibrationsförderrinne im XXL-Format für den stetigen Produkteintrag bei großen Fördervolumina
Container mit einer Verwiegung und einem integrierten Vibrationsdosierer.
Verwiegung bei der Produktaufgabe
Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass eine Verwiegung auch an der Produktaufgabestation möglich ist. Beispielsweise kann an einer Big-Bag-Entleerstation das Gewicht des Inhalts eines Big-Bags ermittelt werden. Oder in einer Sackentleerstation kann das Produktgewicht in dem Schütttrichter bestimmt werden. Die an der Produktaufgabestation ermittelten Gewichte werden in der Regel aber nicht für die Steuerung der Förderung und Dosierung genutzt. Eine typische Zielsetzung ist die Bestimmung des Gewichts bzw. der Füllmenge, um darüber die Logistik für die Versorgung der Station mit Schüttgut zu steuern.
Bei einem Fördersystem kann auch die Kombination aus seiner Verwiegung an der Produktaufgabe mit einer Verwiegung und Dosierung an der Abgabestelle realisiert werden.
