Mechanische Förderanwendungen und Design

Noel Wallace, Manager für Schüttguthandhabung, Hatch | 15. Februar 2022

Sie fragen sich vielleicht: Was ist mechanische Förderung und welche Anwendungen gibt es? Wie wählt man die richtige Art der mechanischen Förderung aus und wie ist sie für eine Anwendung dimensioniert? Welche Art von Designprozess sollte angewendet werden und gibt es eine Einheitsgröße?

Dieser Artikel konzentriert sich auf die Unterscheidung und Beschreibung verschiedener Arten mechanischer Fördergeräte, die Identifizierung der zahlreichen Branchen und Anwendungen für die mechanische Förderung sowie die Identifizierung von Designüberlegungen für die Entwicklung mechanischer Förderlösungen.

Bevor wir uns mit diesen Themen befassen, wollen wir definieren, was mechanische Förderung ist und welche Anwendungen sie hat. Mechanische Förderanlagen sind für den Transport von Schüttgütern von einem Ort zum anderen konzipiert. Dies kann entweder dem Zweck des Transports oder der Erleichterung eines Prozesses innerhalb einer Anlage dienen. Für die Zwecke dieses Artikels unterscheiden sich mechanische Förderarten von der pneumatischen Förderung (flüssiger Materialfluss) und dem Pumpen (Material wird zum Transport in eine Aufschlämmung umgewandelt).

Typische Geräte zur Handhabung von Schüttgütern, die unter die Klassifizierung der mechanischen Förderung fallen, sind:

* Band- (und Rohr-)Förderer* Becherwerke* Bandförderer mit flexiblen Wänden* Schleppkettenförderer* Schneckenförderer* Vibrationsförderer

Einfaches „In-Plant“-Bandfördererprofil. Einzelantriebseinheit mit einfachem Schwerkraftaufnahmesystem. In der Regel gerade im Grundriss mit minimalen vertikalen Kurven und einer Länge von weniger als 1.000 m.

Komplexes Überland-Förderbandprofil. Mehrfachantriebseinheiten in der Antriebsstation mit Schwerkraft- oder Winden-Horizontalaufnahmesystem. Kann in freier Sicht horizontal gebogen werden, mit vertikalen Kurven und einer Länge von mehr als 1.000 m.

Eine andere Art von Schüttguthandhabungsgeräten, die typischerweise in mechanische Fördersysteme integriert sind, aber selbst keine mechanische Förderung darstellen, sind Zuführgeräte (Vibrationsförderer, Bandförderer, Förderbänder, Pflüge usw.). Diese Art von Schüttguthandhabungsgeräten dient als Mittel zur Aktivierung oder Förderung des Flusses oder zur Erleichterung einer effizienten Materialübertragung und einer gleichmäßigen Entleerung von Behältern oder Trichtern. In jedem Fall müssen die Schnittstellen/Übertragungen zwischen mechanischen Förderelementen und anderen Schüttguthandhabungsgeräten sorgfältig geprüft werden.

Im Bereich der Schüttgutförderung gibt es Variationen der oben genannten Hauptgerätetypen. Beispielsweise gibt es im Fall der Bandförderung eine Reihe von Gerätekonstruktionen, die auf der Kabeltechnologie basieren und speziell konstruierte Riemen zur Unterstützung des Materials verwenden, während das Kabel die Zugbelastung aufnimmt. Beispiele hierfür sind Cable-Gurt und RopeCon. Eine andere Form der Spezialförderung basiert auf einzelnen kleinen Triebwagen, die auf einem eigenen Gleis verbunden sind und entweder über Kabel oder Ketten bewegt werden. Aufgrund ihres einzigartigen Designs erfordern sie maßgeschneiderte Transfervereinbarungen.

Zu den Industriezweigen, in denen eine mechanische Förderung erforderlich ist, gehören Bergbau, Mineralverarbeitung, Eisenherstellung/Pyrometallurgie, Hydrometallurgie, Energie (Kraftwerke, einschließlich Biomasse), Häfen und Schifffahrt sowie Lieferkette (Transport).

Innerhalb dieser Branchen lässt sich die Implementierung der mechanischen Förderung in zwei grundlegende Anwendungen unterteilen: innerbetrieblich (Prozess) oder über Land (Transport).

Diese Anwendungen werden am häufigsten verwendet und arbeiten typischerweise innerhalb der Grenzen einer Anlage und erfüllen eine bestimmte Funktion. Die häufigste Funktion besteht darin, Material von einem Ort zum anderen innerhalb der Anlage zu transportieren. Darüber hinaus werden Stapel- und Rückgewinnungsfunktionen durch mechanische Förderung übernommen. Weitere wichtige Funktionen sind die Lieferung von Rohmaterial an den Einlass des Hauptprozesses oder die Annahme des von der Prozessanlage produzierten Produkts. Beispiele hierfür sind die Lieferung von Kohle an einen Kraftwerksbunker, die Zuführung von Material zu einem Ofen oder die Übergabe von Material an Brech- und Klassierungsanlagen. Einige Prozesse erfordern eine konstante Vorschubgeschwindigkeit (tph) und Partikelgröße (mm). Abhängig vom Prozess muss der mechanische Fördermodus möglicherweise akut sein und eine strenge Sollwertsteuerung ermöglichen, da er als Dosiergerät fungieren kann, beispielsweise im Fall einer zuverlässigen Zufuhr zu einem Ofeneinlass oder innerhalb einer Mineralverarbeitungsanlage.

Darüber hinaus fungieren mechanische Förderarten als Schnittstelle zwischen der Anlage und der Außenwelt. Sie erhalten Material von Entladeeinrichtungen und liefern es an Lagerbereiche innerhalb des Werks oder an Verladeeinrichtungen für den Transport oder Export. Die Entlade- und Beladeeinrichtungen können Förderbänder, LKWs, Schienen oder Schiffe sein.

Im Allgemeinen sind mechanische Förderanlagen in Anlagen relativ kurz (bei Bandförderern bis zu 1.000 m lang) und auf den ersten Blick gerade (können aber auch vertikal gekrümmt sein). Typischerweise reicht bei innerbetrieblichen Bandförderern eine statische Analyse aus, um die erforderliche Dimensionierung zu bestimmen.

Transportanwendungen sind in der Regel viel länger (mehr als 1.000 m lang) und können sich auf die Lieferkettenindustrie beziehen oder eine alternative Transportart zum Lkw- und/oder Bahntransport darstellen. Dementsprechend werden diese Arten von Anwendungen normalerweise entweder durch Band- oder Rohrförderung bedient, da Becherwerke, Förderer mit flexiblen Wänden, Schlepp- und Schneckenförderer für solche Längen nicht geeignet sind.

Typischerweise verbinden Transportanwendungen einen geografisch abgelegenen Ort mit einem anderen und können durch erhöhte Abschnitte und Tunnel schwieriger zu befahrendes Gelände durchqueren. Darüber hinaus kann das Profil von Überlandförderern sowohl vertikal als auch horizontal gehärtet werden, was zu einer deutlich komplexeren Fördergeometrie führt. Dementsprechend erfordern diese Arten von Förderern eine stärkere Bewertung als die innerbetriebliche mechanische Förderung und unterliegen in der Regel einer dynamischen Analyse.

Diese Art von Überlandförderern ist in der Lage, eine viel höhere Kapazität (tph) zu erreichen – typischerweise mehrere Tausend Tonnen pro Stunde –, was sie für den LKW- und Schienentransport wirtschaftlich rentabel macht.

Die Dimensionierung und/oder Auswahl mechanischer Fördergeräte hängt von den spezifischen Betriebsparametern der Anwendung ab. Abhängig vom verarbeiteten Material können die maßgeblichen Faktoren von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich sein.

Typischerweise umfassen die Hauptmetriken, auf denen eine mechanische Förderanwendung basiert, Folgendes (sind aber nicht unbedingt darauf beschränkt):

* Materialeigenschaften** Kapazität (tn/hr, lb/min)* Schüttdichte (kg/cu m, lb/cu ft)* Maximale Klumpen- und Partikelgrößenverteilung (mm/in.)* Zuschlagswinkel/Schüttwinkel ( Grad)* Temperatur (°C/°F)* Feuchtigkeit (%)

*Materialeigenschaften können variieren. Wenn dies beim Kunden nicht möglich ist, können Labortests mit indikativen Proben durchgeführt werden. Zu den typischen Materialeigenschaften, die analysiert werden, gehören Fließfähigkeit, Partikelform, Größe, Dichte, Tendenz zum Zerfall und zur Bildung von Feinanteilen oder Staub, Tendenz zur Trennung in kleinere und größere Partikel, Agglomerationseigenschaften (Verklumpung), Fluidisierungseigenschaften (Fähigkeit zur Belüftung usw.). werden „flüssigkeitsartig“) und es kommt zu Abriebeffekten gegenüber verschiedenen Materialeinlagen.

Bei der Entwicklung eines mechanischen Fördersystems müssen folgende Punkte berücksichtigt werden:

* Umweltbedenken (Staub, Verschüttungen, Hygiene usw.)* Verfügbarer Platz* Geometrie* Erforderlicher Förderwinkel

Band- (und Rohr-)Förderer müssen nach den ersten Grundsätzen der Konstruktion und Entwicklung konstruiert werden. Keine zwei Anwendungen sind gleich und für jede müssen spezielle Berechnungen durchgeführt werden (abhängig von der spezifischen Konstruktion einer Anlage können „Doppel“-Förderer angemessen sein). Es werden bewährte Berechnungsmethoden angewendet, die von branchenüblicher Konstruktionssoftware unterstützt werden, und die spezifische Dimensionierung des Förderers wird festgelegt. Der erste Schritt im Designprozess besteht darin, die erforderlichen Betriebsparameter zu verstehen und die Designsoftware zur Dimensionierung der erforderlichen Komponenten anzuwenden. Bei Band- (und Rohr-)Förderern können nach Abschluss der Leistungs- und Spannungsberechnungen weitere Details zur Dimensionierung und Auswahl spezifischer Komponenten wie Riemen, Umlenkrollen, Riemenscheiben und Antriebseinheiten durchgeführt werden.

Während Bandförderer nach etablierten Methoden berechnet werden, basiert die Größe anderer mechanischer Fördergeräte in der Regel auf Konstruktionsanforderungen und wird mit spezifischen Katalogdaten korreliert. Es werden betriebliche Anforderungen bewertet und Leistungsspezifikationen entwickelt. Anschließend werden Nachschlagetabellen (mit spezifischen Modellnummern) verwendet, um den Förderer mit der richtigen Größe auszuwählen. Zur Zusammenstellung der Kataloginformationen wurden zuvor Größenberechnungen durchgeführt oder die Daten werden aus empirischen Erkenntnissen abgeleitet. Beispiele für diese Klassifizierung von Geräten sind Schleppkettenförderer und Schneckenförderer. Diese können als „konstruierte Standardartikel“ bezeichnet werden, was bedeutet, dass ihre Größen in Katalogen verfügbar sind und spezifische Modellnummern haben, die sich auf definierte Leistungsanforderungen beziehen. Manchmal sind maßgeschneiderte Lösungen verfügbar, aber in der Regel muss die erforderliche Größe ermittelt werden, bevor der am besten geeignete Artikel aus einem bereits vorhandenen Katalog ausgewählt wird.

Bitte beachten Sie, dass dies keine erschöpfende Liste ist und nur häufige Situationen bei mechanischen Förderanwendungen abdeckt. Wie bei allen Schüttguthandhabungsanwendungen sollten die besten technischen Verfahren von Grund auf angewendet werden:

* Entfernung* Durchsatz (tn/h)* Funktion/erforderlicher Vorgang* Begrenzter Platz* Beschränkung von Staub und/oder Verschüttungen (z. B. über Wasser/in der Nähe von Wohngebieten)* Prozess – dosierter Durchfluss (gekoppelt mit einem Auslassventil)

Um die oben aufgeführten Konstruktionsbeschränkungen zu überwinden, ist es in einer typischen Anlage üblich, mehrere Arten der mechanischen Förderung zu kombinieren, um einen bestimmten Prozess zu erfüllen. Beispielsweise können Band- oder Rohrförderer zum Transport von Rohmaterial von einer Entladeanlage zum Werks- und Lagerbereich eingesetzt werden. Über weitere Förderbänder kann das zurückgewonnene Material einer Prozessanlage zugeführt werden. Wenn der Platz begrenzt ist und erhebliche vertikale Höhen überwunden werden müssen, kann je nach erforderlichem Durchsatz (tph) ein Becherwerk oder ein Förderband mit flexiblen Wänden verwendet werden. Sobald das Material klassiert ist und geringere Durchsätze erforderlich sind, können Schleppketten- und/oder Schneckenförderer eingesetzt werden, um das Material kontrolliert in die Prozessausrüstung zu dosieren.

Typisches Schema einer Anlage mit mechanischer Förderausrüstung

Im Hinblick auf mechanische Förderanwendungen ist jede Anwendung einzigartig und der erste Schritt sollte eine Überprüfung/Analyse des erforderlichen Betriebs sein. Es sollte nicht eine einheitliche Denkweise angewendet werden, sondern es sollten die Wartungsanforderungen und der Zugang rund um die Ausrüstung berücksichtigt werden.

Alle technischen Einschränkungen und maßgeblichen Faktoren müssen bereits in der frühesten Konzeptphase identifiziert und in den Entwurf einbezogen werden, um die richtige Auswahl der mechanischen Förderausrüstung sicherzustellen. Anschließend muss die Dimensionierung und Auswahl der Ausrüstung mit branchenüblichen Methoden und Werkzeugen umgesetzt werden.

In jeder Anlage kommen mehrere Arten der mechanischen Förderung zum Einsatz, und die Auswahl der richtigen mechanischen Förderausrüstung ist von größter Bedeutung. Für die Entwicklung eines nahtlosen mechanischen Fördersystems ist die Integration der separaten Schüttguthandhabungselemente und der Wrap-Around-Technik erforderlich.

Bei jeder mechanischen Förderanwendung sind außergewöhnliche technische Erfahrungen mit allen Elementen des Schüttguttransports erforderlich.

Noel Wallace ist Manager für den Umschlag von Schüttgütern bei Hatch (Mississauga, Ontario, Kanada). Für weitere Informationen rufen Sie 905-403-4004 an oder besuchen Sie www.hatch.com.

Weitere Informationen zu Textformaten

Schauen Sie sich das Hauptverzeichnis der Pulver- und Schüttgutindustrie an.