NL
UK
 Leveranciers-login
Home
BLIJF OP DE HOOGTE
Ontvang onze nieuwsbrief en digitale magazine
Uw adres wordt nooit aan derden doorgegeven.
Lees onze privacyverklaring.

       

ARTIKEL
Deel dit artikel
Schokkende, trillende en toeterende silo’s Vreemd silogedrag nader bekeken
Download dit artikel als pdf
Is uw adres bekend, dan wordt de pdf meteen geopend, anders krijgt u een link toegestuurd.
Ook ontvangt u onze volgende nieuwsbrief.

Schokkende, trillende en toeterende silo’s

Vreemd silogedrag nader bekeken

Meestal functioneren silo’s zonder problemen: materiaal erin, materiaal eruit. Maar soms ontstaan er bij het legen van een silo ogenschijnlijk onverklaarbare geluiden, schokken of trillingen. In een reeks van drie artikelen geven de auteurs nadere uitleg over het ontstaan hiervan, mogelijke oplossingen en praktische tips. Dit eerste deel gaat over wat er zoal kan gebeuren en wat de achterliggende mechanismen zijn. Deel twee gaat over mogelijke oplossingen en preventieve maatregelen. In een derde artikel worden een drietal praktische uitwerkingen beschreven. Deel twee en drie van deze reeks verschijnen in de komende twee nummers van Solids Processing Benelux.

Silo’s voor de opslag van poeders of granulaat zijn in het algemeen zo te ontwerpen dat ze hun werk naar beho - ren kunnen doen. Maar soms treden er merkwaardige en vaak lastige zaken op. Sommige silo’s blijken in combinatie met bepaalde soorten stortgoed een brom merig geluid voort te brengen (‘de silo zingt’), of erger, een periodiek optredend geluid te maken alsof er een vrachtwa gen staat te toeteren (het zogenaamde silo honking). Een ander fenomeen is het continu trillen van de silo (silo vibrations), waarbij ook andere delen van de constructie in tril ling kunnen raken. Het meest risicovolle verschijnsel is het optreden van soms zeer zware schokken (silo quaking), die in het hele silogebouw voelbaar zijn. Deze laat ste twee verschijnselen kunnen zelfs tot schade leiden.
Dit artikel is afkomstig uit solids processing Benelux www.solidsprocessing.nl Figuur 1. Mogelijk optredende stromingspatronen in een silo. a) massastroming b, c en d) diverse vormen van kernstroming. Opslag Gerard Haaker en Piet van der Kooi Schokkende, trillende en toeterende silo’s Vreemd silogedrag nader bekeken Meestal functioneren silo’s zonder problemen: materiaal erin, materiaal eruit. Maar soms ontstaan er bij het legen van een silo ogenschijnlijk onverklaarbare geluiden, schokken of trillingen. In een reeks van drie artikelen geven de auteurs nadere uitleg over het ontstaan hiervan, mogelijke oplossingen en praktische tips. Dit eerste deel gaat over wat er zoal kan gebeuren en wat de achterliggende mechanismen zijn. Deel twee gaat over mogelijke oplossingen en preventieve maatregelen. In een derde artikel worden een drietal praktische uitwerkingen beschreven. Deel twee en drie van deze reeks verschijnen in de komende twee nummers van Solids Processing Benelux. Silo’s voor de opslag van poeders of granulaat zijn in het algemeen zo te ontwerpen dat ze hun werk naar beho - ren kunnen doen. Maar soms treden er merkwaardige en vaak lastige zaken op. Sommige silo’s blijken in combinatie met bepaalde soorten stortgoed een brom merig geluid voort te brengen (‘de silo zingt’), of erger, een periodiek optredend geluid te maken alsof er een vrachtwa gen staat te toeteren (het zogenaamde silo honking). Een ander fenomeen is het continu trillen van de silo (silo vibrations), waarbij ook andere delen van de constructie in tril ling kunnen raken. Het meest risicovolle verschijnsel is het optreden van soms zeer zware schokken (silo quaking), die in het hele silogebouw voelbaar zijn. Deze laat ste twee verschijnselen kunnen zelfs tot schade leiden. Oorzaken De hier bedoelde verschijnselen moeten niet worden verward met het plotseling instorten van semi-stabiele gewelven of bruggen, zoals dat kan voorkomen bij de silo-opslag van cohesieve materialen. We hebben het hier over min of meer perio - dieke verschijnselen die kunnen optreden bij meestal vrijstromende producten die vrij hard zijn en een niet al te hoge in wendige wrijving hebben. Bekende voorbeelden hiervan zijn maïs, cementklinker, steenkool, ijzererts, en diverse harde kunststof granulaten. Er zijn een tweetal hoofdmechanismen bekend die tot dit soort verschijnselen leiden: enerzijds inwendige stickslip of stickslip langs de silowand, anderzijds het wegglijden van stagnante zones in het opgeslagen product. stickslip Stickslip kan optreden wanneer er een relatief groot verschil bestaat tussen de statische en de dynamische wrijvingsco efficiënt. Het materiaal stroomt dan niet gelijkmatig langs een wand of in zichzelf, maar komt moeilijk in beweging, schiet dan door en wordt weer afgeremd, en het mechanisme herhaalt zich weer. Hierdoor ontstaat een schokkerig bewegingspatroon dat in interactie met de wand tot trillingen of lichte schokken kan leiden. Bij welke combinaties van stortgoed en wand, of bij welk stortgoed het kan op treden, is moeilijk te voorspellen, maar bij het bepalen van de (wand)wrijving kan dit meestal wel via een paar stan daardmetingen worden gesignaleerd. Het optreden van stickslip blijkt vaak ook drukafhankelijk te zijn Dit houdt in dat bij verlaging van de druk, zowel aan de wand als intern, de mate van stickslip af neemt en het soms zelfs geheel verdwijnt. stagnante zones Een andere mogelijke oorzaak is het wegglijden van stagnante zones in het opgeslagen product. Hoewel er diverse oorzaken zijn die tot dit soort schokken kunnen leiden, is het mechanisme in principe steeds hetzelfde. Er zijn of er ontstaan stagnante (niet-stromende) gebieden in het materiaal, die plotseling wel in beweging komen en vervolgens weer even plotseling tot stilstand komen. Afhankelijk van de inwendige demping en wrijving van het product kan dit tot schokken in de silo leiden. De sterkte van de schokken en de schok frequentie wordt in grote mate medebepaald door de ruimte die het product krijgt om af te glijden en de hoeveelheid product die erbij is betrokken. enerzijds en het silo-ontwerp anderzijds. Er zijn drie situaties die duidelijk een ge vaar kunnen vormen. Allereerst als er sprake is van een grensontwerp tussen massa- en kernstroming. Ten tweede als er in een kernstroomsilo sprake is van inwendig afschuiven van schollen product. Een derde mogelijkheid is een slecht werkende feeder in combinatie met een massastroomsilo. Buiten deze drie risicovolle situaties kan er echter ook bij een goed werkende massastroomsilo schokgedrag optreden. Hieronder belichten we alle vier situaties. grensontwerp tussen massa- en kernstroming In een silo zal voor een bepaald product, afhankelijk van de trechterhoek α en de wandwrijving φw, massastroming dan wel kernstroming ontstaan. Bij mas sastroming is al het materiaal in beweging en vindt stroming langs de wand plaats. Bij kernstroming stroomt het ma teriaal (deels) in zichzelf en kunnen stagnante zones bestaan, zie figuur 1. Bij een opslagsituatie waarbij de combi natie van silo en product zich bevindt in het overgangsgebied tussen massa- en kernstroming, kan de situatie ontstaan zoals weergegeven in figuur 2a. Hierbij kan door een eerste vulling het materi aal in de trechter behoorlijk verdicht zijn. Omdat de trechter juist niet steil genoeg is voor massastroming zal een stroomka naal in het materiaal zelf ontstaan, dat meestal wat convergerend is. Rond dit kanaal bestaan stagnante zones. Door dat het materiaal in het zich vormende stroomkanaal nu dilateert (oftewel het wordt minder dicht, want voor bewe ging is ruimte nodig) wordt de horizontale druk σh minder, waardoor de stagnante zone minder wordt gesteund. Bovendien zal het stromende materiaal via de schuifspanning τ het stagnante materiaal proberen mee te sleuren. Hier - door zal er een situatie kunnen ontstaan waarbij het stagnante gebied of ge deelten daarvan ineens langs de wand naar beneden schieten. Hierdoor wordt het materiaal in het stroomkanaal weer samengeperst en de afglijdende zones afgeremd, waarbij een schok kan ont staan. Daarna begint het geheel weer 24 25 Solids Processing Nr. 1 - februari 2016 Risico-situaties Wanneer is er nu een situatie waarbij dit type schokken kan optreden? Alles is te herleiden tot het stromingsgedrag van het materiaal in de silo’s. Dat heeft weer te maken met materiaaleigenschappen opnieuw, zodat een periodiek schokken kan optreden. Inwendig afschuiven In deze situatie is er in een kernstroomsilo sprake van inwendig afschuiven van schollen product. In dit geval, zoals aan gegeven in figuur 2b, vormt zich een verticaal of convergent stroomkanaal in het materiaal zelf. Dit stroomkanaal wordt normaliter steeds bijgevuld doordat materiaal vanaf de bovenkant van de stagnante zones toestroomt. Maar ook hier zal het materiaal in het stroomkanaal dilateren, zodat minder horizontale steun ontstaat voor de stagnante gebieden, met als mogelijk gevolg het wegschie ten van schollen product langs slipvlakken in het materiaal zelf. Het plotseling weer afremmen van dit materiaal in het stroomkanaal kan tot een schok leiden, waarbij ook het materiaal in het kanaal weer wordt verdicht en het proces op nieuw begint. slecht werkende feeder In een goed werkende massastroomsilo is al het materiaal in beweging en be staan er in feite geen stagnante zones. Het komt in de praktijk echter geregeld voor dat een onder de uitstroomopening aangebrachte feeder dit ideale patroon verknoeit. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer een slecht ontworpen schroef- of bandfeeder het materiaal maar over een gedeelte van de uitstroomopening onttrekt. Hierdoor zullen in de trechter alsnog een intern stromingskanaal en stagnante zones kunnen ontstaan, met alle gevolgen van dien. goed werkende massastroomsilo Het is na het bovenstaande een beetje tegen het gevoel in dat ook bij goede massastroming schokken kunnen op treden, daar zich hier immers geen stagnante zones vormen. Toch blijkt ook hier schokgedrag, en soms zelfs in ernstige mate, op te kunnen treden. Het verschijnsel laat zich als volgt verklaren. In het verticale deel van de silo zakt, bij voldoende vullingsgraad, het materiaal als een min of meer vast blok naar be neden, de zogenaamde plug-flow. In de trechter moet beweging in het materiaal Figuur 2. Het schokmechanisme bij: a) een grensontwerp b) een kernstroomsilo zelf plaatsvinden, waarbij dus dilatatie van het product zal optreden. Deze dila tatie begint bij de uitstroomopening en breidt zich naar boven in de trechter uit. Hierdoor zal het materiaal in de cilinder, de plug, minder steun ondervinden van het gedilateerde deel in de trechter, en plotseling een stukje omlaag kunnen schieten, waarna het weer wordt afge remd door het materiaal in de trechter, waarbij een schok kan optreden. Tevens wordt het materiaal in de trechter weer verdicht, waarbij het proces opnieuw begint, waarna een nieuwe schok kan optreden. De grootte van de schok wordt hier, naast de materiaaleigen schappen, bepaald door de ruimte die het materiaal krijgt om te zakken en de hoeveelheid materiaal in de plug die erbij betrokken is. Combinatie Alsof de hierboven genoemde oorzaken al niet complex genoeg zijn: ze komen soms ook in combinatie voor. Zo kunnen bij kernstroomsilo’s waarbij het boven deel van het materiaal toch als een plug naar beneden zakt, dezelfde schokken optreden als bij massastroomsilo’s. Ook het optreden van stick-slip kan soms het schokgedrag inleiden of versterken. In het volgende nummer van Solids Pro cessing Benelux gaan de auteurs in op mogelijkheden die bestaan om de hier beschreven problemen te voorkomen of op te lossen.
PROCES MEDIA
Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal
Ontvang onze nieuwsbrief
Nieuwsbrief archief
Volg ons
Linked
MAGAZINE
Abonneren
Service en contact
ContactDisclaimerPrivacyAdverteren