Die pneumatische Förderung hat sich als ein flexibles und sauberes Verfahren etabliert. Dabei transportiert eine Luftströmung das Schüttgut durch eine geschlossene Förderleitung. Die unterschiedlichen Verfahren werden nach den Strömungszuständen in der Rohrleitung und den Druckverhältnissen eingeteilt. Zum einen unterscheidet man zwischen der Druck- und Saugförderung. Bei der Druckförderung befindet sich der Drucklufterzeuger vor der Aufgabestelle für das Schüttgut. Dieses wird in eine Luftströmung unter einem höheren Druck eingeschleust. Besonders geeignet ist eine Druckförderung dann, wenn man das Schüttgut von einem Aufgabepunkt zu einer Vielzahl unterschiedlicher Empfangspunkte, beispielsweise mehreren Lagersilos, transportieren will.
Bei der Saugförderung ist die Anlage umgekehrt aufgebaut: Der Luftverdichter ist am Ende der Förderleitung installiert und saugt die Luft durch die Leitung, sodass dort ein Unterdruck herrscht. Zum Einsatz kommt die Saugförderung vor allem, wenn man von einer Vielzahl von Aufgabepunkten zu einem oder wenigen Zielpunkten fördert. Des Weiteren teilt man Verfahren nach der Förderluftgeschwindigkeit und den sich dementsprechend ausbildenden Strömungszuständen ein. Bei der Flugförderung ist die Luftgeschwindigkeit deutlich höher als die Sinkgeschwindigkeit der Teilchen, sodass diese durch die Förderleitung fliegen. Bei der Langsam-, Pfropfen- oder Dichtstromförderung ist die Förderluftgeschwindigkeit hingegen so gering, dass sich das Schüttgut am Boden der Förderleitung absetzt und als Haufwerk durch die Leitung geschoben wird. Diese Art ist besonders schonend.
Betriebspunkte von Anlagen festlegen
Beide Zustände können in einem Zustandsdiagramm der pneumatischen Förderung dargestellt werden. In diesem Diagramm (siehe S. 32) ist der Druckabfall des Systems über der Förderluftgeschwindigkeit am Leitungsende dargestellt. Ein solches Diagramm gilt nur für ein bestimmtes Schüttgut und eine bestimmte Isometrie – es muss also für jede Aufgabenstellung neu ermittelt werden. Dabei können die Daten, also die Fördereigenschaften, bedingt aus bestehenden Förderanlagen zurückgerechnet werden, teilweise werden sie auch in Versuchsanlagen ermittelt. Das Zustandsdiagramm dient dazu, Betriebspunkte von pneumatischen Förderanlagen festzulegen.
Im rechten Teil des Diagramms ist der Bereich der Flugförderung dargestellt. Parameter der Kurvenschar ist die Förderleistung. Mit zunehmender Leistung steigt der Förderdruck, der durch den Schüttguttransport entsteht. Die Kurvenschar zeigt ein Minimum. Rechts davon liegen stabile Förderzustände vor. Sofern noch Druckreserven bestehen, ergibt sich bei einer höheren Leistung lediglich ein höherer Förderdruck, aber der Förderzustand bleibt stabil. Ebenso wenig führen geringere Durchsätze zu Instabilitäten.
Stabile und instabile Förderung
Nahe dem Druckverlustminimum und insbesondere links davon kommt es zur Strähnenbildung. Bei weiterer Reduzierung der Geschwindigkeit können sich Verstopfungen bilden. Dies markiert auch den Übergang zum instabilen Bereich, in dem keine sichere und stabile Förderung mehr möglich ist. Förderzustände in diesem Bereich sollte man vermeiden.
Im Bereich geringerer Förderluftgeschwindigkeiten, links vom instabilen Bereich, kommt es wiederum zu einer stabilen Förderung – der Langsam-, Pfropfen oder Dichtstromförderung. Dabei schiebt die Förderluft Haufwerke oder Pfropfen durch die Leitung. Dieses Gebiet wird zu noch niedrigeren Förderluftgeschwindigkeiten von der Stopfgrenze beschränkt und ist deutlich kleiner als der Bereich der Flugförderung. Bei einer Erhöhung des Durchsatzes kann bei vorgegebenem Förderluftvolumenstrom leicht die Stopfgrenze erreicht werden. Ebenso kann eine Durchsatzreduzierung zu Förderzuständen im instabilen Bereich führen. Daraus folgt, dass eine Dichtstromförderung in der Regel eine Luftmengenregelung benötigt.
Wenn man Schüttgut in die Förderleitung einer Flugförderanlage einspeist, fliegen die von der Luftströmung aufgenommenen Teilchen durch die Leitung. Bei der Langsamförderung sinken die Teilchen aufgrund der geringen Geschwindigkeit auf den Boden der Leitung. Sobald sich ein ausreichend großes Haufwerk gebildet hat, wird es in Form eines Pfropfens in der Leitung verschoben.
Bei Schüttgütern mit breiter Teilchengrößenverteilung entsteht ein höherer Druckabfall bei der Durchströmung. Das führt zu einer Verstopfung, wenn die Pfropfenlänge nicht ausreichend kurz gehalten wird. Dazu bläst man Sekundärluft in regelmäßigen Abständen in die Förderleitung ein. Hier gibt es geregelte und ungeregelte Bypass-Systeme. Bei den ungeregelten Systemen wird permanent über alle Düsen entlang der Leitung zusätzliche Sekundärluft eingespeist, unabhängig davon, ob eine Störung des Druckabfalls vorliegt. Bei diesen ungeregelten Systemen nimmt die örtliche Förderluftmenge entlang der Förderleitung kontinuierlich zu. Dadurch kann es zum Übergang von der Dichtstromförderung zur Flugförderung kommen. Bei geregelten Systemen wird Sekundärluft nur kontrolliert bei einer zu großen Pfropfenlänge oder einer Rohrleitungsverstopfung in den betreffenden Rohrabschnitt eingeblasen.
Welche Förderung für welches Schüttgut?
Alle Schüttgüter, die bei der Aufgabe hinreichend in der Förderluft dispergiert werden können, eignen sich für die Flugförderung. Wenn keine besonderen Anforderungen hinsichtlich des Produktabriebs bestehen, sollte deshalb dieses Förderverfahren gewählt werden. Bei abrieb- oder verschleißintensiven Schüttgütern wird die Dichtstromförderung bevorzugt. Bei Schüttgütern, die zur Verkeilung oder Verstopfung neigen, muss bei der Dichtstromförderung die Pfropfenlänge begrenzt werden, wie durch punktweises Einblasen von Sekundärluft. Sekundärluft ist auch dann erforderlich, wenn ein aufgelockerter Zustand bei der Förderung nicht aufrechterhalten bleibt. Das passiert vor allem bei kohäsiven Schüttgütern. Da die Fördereigenschaften von vielen Parametern abhängen, kann die Verwendung des Geldart-Diagramms nur einen sehr groben Rahmen für die Auswahl eines Förderverfahrens darstellen. Entscheidend sind letztendlich Versuche in einem Technikum, bei denen auch die Fördereigenschaften quantitativ ermittelt und die Eignung unterschiedlicher Rohrwerkstoffe überprüft werden können.
Es gibt keine eindeutige Antwort auf die Frage: Wie sieht die ideale Förderanlage aus? Die Auswahl hängt stark von der Aufgabenstellung und den jeweiligen Produkteigenschaften ab. Eine universale Anlage nach dem Motto "One size fits all" gibt es nicht. Mit zunehmender Bedeutung der Energieeffizienz und Investitionskosten werden Förderanlagen zukünftig immer dichter an der Grenze des Machbaren ausgelegt. Dafür sind zunehmend die Ergebnisse von Versuchen und das Fachwissen von Spezialfirmen mit einem breiten Spektrum an pneumatischen Fördertechnologien wichtig.
