BREA, Kalifornien — Der Elastomerhersteller Kirkhill-TA Co. hat seine Lagerbestände an Ruß drastisch reduziert und die Sauberkeit in der Anlage verbessert, indem er ein großes Silo-Lagersystem durch ein BULK-OUT®-Entleerungssystem für Schüttgutsäcke der Flexicon Corp. ersetzt hat. Dadurch konnte das Unternehmen seine Lagerbestände um 90 Prozent senken und gleichzeitig verhindern, dass Rußstaub die Anlagenumgebung verunreinigt. Kosteneinsparungen sowie Verbesserungen bei Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit ergaben sich als Nebeneffekte.
Das Schüttgutfördersystem ist die jüngste Modernisierung für dieses Unternehmen, das 1919 mit der Herstellung von Dichtungen und anderen Elastomerprodukten begann und seine Produktion schrittweise von allgemeinen Industrieprodukten auf hochtechnisierte Silikonbauteile für zivile und militärische Flugzeuge, Raketen und sogar das Space Shuttle umstellte.
Ruß ist einer der wichtigsten Verarbeitungsstoffe von Kirkhill-TA. Durch die Zugabe von Ruß zu einem Elastomer wird dessen Wärmeausdehnungskoeffizient verringert, wodurch es auch bei hohen Temperaturen luftdicht abdichten kann. Außerdem lassen sich damit Dehnung, Steifigkeit und andere physikalische Eigenschaften verändern sowie Leitfähigkeit verleihen, um statische Entladungen zu verhindern.
Als Kirkhill-TA von der Massenproduktion industrieller Teile auf die Produktion von Luft- und Raumfahrtteilen in kleineren Stückzahlen umstellte, wurde es unnötig und kostspielig, Rußvorräte in Silos zu lagern. „Mit Eisenbahnwaggons mussten wir jeweils 300.000 lb (136.363 kg) Rußpellets anliefern“, sagte Larry Pierce, Vice President of Technology bei Esterline. „Wir erhielten nur wenige Lieferungen pro Jahr und banden bei jeder Lieferung fast 250.000 Dollar in Lagerbeständen.“
Zudem beschloss die Stadt Brea, die Gleise, über die das Werk beliefert wurde, abzureißen, um ihre Parkflächen zu erweitern. „Wir waren die einzige verbliebene Industrieanlage in der Stadt und stimmten dem zu“, sagt Pierce. „Im Gegenzug gewährte uns die Stadt ein Darlehen für den Kauf des neuen Schüttgut-Entladesystems.“
Zudem legte die Muttergesellschaft von Kirkhill-TA, Esterline Technologies, großen Wert auf die Kontrolle der Lagerkosten.
Kirkhill-TA hatte mehrere Prioritäten für sein neues Materialhandhabungssystem. Es musste die Lagereffizienz verbessern und die Kosten im Rahmen halten. Es sollte die vorhandene Infrastruktur so weit wie möglich nutzen. Schließlich musste verhindert werden, dass Rußstaub, der durch das Aneinanderreiben der bröckeligen Pellets entsteht, in die Anlage oder die Verarbeitungsanlagen gelangt.
Ruß entsteht durch die Verbrennung von Schweröl oder Teer, wodurch rußartige Partikel gebildet werden. Wenn diese in die Luft gelangen, können sie in die Betriebsanlagen eindringen. „Ruß neigt dazu, Schmieröl aufzusaugen“, sagte Pierce. „Gelangt er in die Lager und Rollen, verschleißen diese vorzeitig.“ Außerdem kann er Kurzschlüsse verursachen.
Da Ruß ein Erdölprodukt ist, stuft Kalifornien ihn als Gefahrgut ein. Zwar wird Ruß in Form von Pellets mit einem Durchmesser von 1–3 mm transportiert, um die Wahrscheinlichkeit einer Freisetzung in die Luft zu verringern, doch müssen die Hersteller wachsam bleiben, um Verschüttungen und die damit verbundenen Reinigungsarbeiten zu vermeiden.
Schienenfahrzeugsystem für Schüttgutlieferungen
Kirkhill-TA verfügte über eine umfangreiche Infrastruktur für den Umschlag von Ruß, darunter eine Entladestation für den Schienenverkehr mit Schnecken- und Becherförderern sowie zwei Lagersilos.
Die Rußpellets flossen auf zwei Wegen aus den Silos zu den Banbury-Mischern des Unternehmens: über einen pneumatischen Förderer und – sobald das Gewicht im Silo unter 50.000 lb (22.675 kg) fiel – in großen Stahlbehältern, die etwa 2.000 lb (909 kg) Ruß fassen. „Sie sind wie Schüttgutsäcke aus Stahl. Wir transportieren sie mit einem Gabelstapler und füllen den Ruß mittels Schwerkraft in einen Wiegebehälter mit integrierter Waage, der sich auf einem Zwischengeschoss über den Mischern befindet. Wenn der Behälter und die Pellets das für die Rezeptur erforderliche Gewicht erreichen, öffnet sich die Auslaufrutsche des Behälters und gibt das Material in den Mischer ab, wo es mit Elastomeren vermischt wird, bevor es zu fertigen Dichtungen geformt wird“, erklärt Pierce.
Die pneumatischen Förderer werden nicht mehr genutzt, doch die Stahlbehälter und das Wiegesystem sind weiterhin Teil der neuen Anlage zur Schüttgutförderung.
Großsackverpackungen vereinfachen die Handhabung
Großsackverpackungen waren die naheliegende Wahl für die Anlieferung von Ruß. Zum einen sind sie in den Größen 1.000 und 2.000 lb (455 und 910 kg) erhältlich, was groß genug ist, um Mengenrabatte zu erhalten. Zwar verlangen Lieferanten weniger für Großmengenlieferungen per Eisenbahnwaggon, doch werden diese Einsparungen durch höhere Schienentransportkosten weitgehend zunichte gemacht. Durch die Umstellung würde Kirkhill – TA für Lieferungen in Großsäcken nur einen Bruchteil eines Cents pro Pfund mehr zahlen. Rechnet man die Einsparungen durch die Minimierung der Lagerbestände und den Wegfall der Silowartung hinzu, macht sich das Big-Bag-System schnell bezahlt.
Der Flexicon-Entleerer verbessert zudem die Sauberkeit am Standort. Zum einen verlagert er den Schüttgutumschlag in das Innere der Anlage, sodass eventuelle unbeabsichtigte Leckagen innerhalb des Werks eingedämmt werden. Der Entleerer nutzt außerdem staubdichte Verbindungen, um den Ruß bis zur endgültigen Zugabe in den Mischer vollständig einzuschließen.
Lkw liefern jeweils 10 bis 12 palettierte Schüttgutsäcke. Ein Gabelstapler hebt jeden Sack an den Trägern an und bringt ihn zu einem Lagerplatz im Zwischengeschoss. Wenn Ruß benötigt wird, befestigt der Gabelstaplerfahrer die Sackträger an einem abnehmbaren Sackheberahmen und hebt den Rahmen dann in die Aufnahmevorrichtung des Schüttgutsack-Entleerers.
Der Entleerer entlädt die Rußpellets aus dem Schüttgutsack in einen speziell angefertigten Trichter, von dem aus ein 15 ft (4,5 m) langer, flexibler Schneckenförderer mit einem Außendurchmesser von 4,5 in. (11,4 cm) – ebenfalls von Flexicon – das Material in einen Stahlbehälter befördert. An dieser Stelle verläuft der Vorgang wie ursprünglich bei der Verwendung der Stahlbehälter: Ein Gabelstapler transportiert den Behälter entlang des Zwischengeschosses zu dem Behälter über einem der Mischer, wo er seine Ladung abgibt.
Luftdichtes System sorgt für eine sauberere Anlage
Der Big-Bag-Entleerer ist so konstruiert, dass das zu entladende Material vollständig zurückgehalten wird, wodurch eine Verunreinigung des Produkts und der Anlagenumgebung verhindert wird. Der Sackauslauf ist an einemSPOUT-LOCK®-Klemmring befestigt, der eine dichte Verbindung zwischen der Reinseite des Sackauslaufs und der Reinseite einesTELE-TUBE®-Teleskoprohrs (durch das das Material entleert wird) herstellt. Das Rohr hebt den Klemmring pneumatisch an, sodass der Bediener eine staubdichte Verbindung mit dem Sackauslauf herstellen kann. Anschließend senkt sich das Rohr wieder ab und dehnt den Sack dabei aus, um die Granulate vollständig zu entleeren. Um die vollständige Entleerung zusätzlich zu fördern, heben und senkenFLOW-FLEXER®-Sackaktivatoren – zwei unter dem Sack angeordnete Platten – die gegenüberliegenden unteren Kanten in eine „V“-Form und leiten das Material so zum Sackauslauf.
Oberhalb des Klemmrings umschließt einPOWER-CINCHER®-Durchflussregelventil den oberen Teil des Sackauslaufs, um das erneute Verschließen teilweise leerer Säcke zu ermöglichen. Wenn der Sack leer ist, löst der Bediener denBAG-VAC®-Staubabscheider aus, der innerhalb des geschlossenen Systems ein Vakuum erzeugt, wodurch der leere Sack staubfrei zusammenfällt und zum erneuten Verschließen und Entnehmen bereit ist.
Der Förderer umfasst eine flexible Edelstahlschnecke mit spezieller Geometrie, um die Verdichtung von Materialien wie Ruß zu minimieren, die in herkömmlichen Förderern zur Verdichtung neigen.
Während sich die Schnecke dreht, zentriert sie sich selbst innerhalb des Kunststoffrohrs und sorgt so für einen Abstand zwischen der Schnecke und der Rohrwand, wodurch ausreichend Platz für den unbeschädigten Durchfluss der Granulate entsteht.
Das Einlaufende des Förderers ist am Auslauf des Trichters befestigt. Am Auslassende treibt ein 5-hp-Motor (4 kW) die Schnecke an, während das Material vom Auslass des Förderers durch einen flexiblen Fallschlauch mit einem Durchmesser von 6 in. (15,2 cm) in den Stahlbehälter gelangt. Da der Förderer vollständig gekapselt ist, gewährleistet er zudem die Sauberkeit in der Anlage.
Eine Chargenzeitsteuerung aktiviert den Förderer für ein wiederholbares Zeitintervall, um den Behälter zu befüllen.
„Wir haben die Lagerbestände an Ruß von 500.000–1.000.000 lb (227.000–454.000 kg) auf 50.000–100.000 lb (22.700–45.400 kg) reduziert“, sagt Pierce. „Das Schüttgut-Entladesystem verbessert die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit und bringt unsere Kosten ins Lot.“