Schneckenförderer-Design zur Dosierung von Schüttgütern

20. Februar 2018

Schneckendosierer werden in Tausenden von Materialhandhabungsanwendungen eingesetzt und sind darauf ausgelegt, Schüttgüter mit einer kontrollierten Zufuhrgeschwindigkeit zu dosieren. Ein Standard-Schneckenförderer wird normalerweise von einem anderen Förderer gespeist und die ausgetragene Materialmenge ist direkt proportional zur Menge, die am Einlass zugeführt wird. Im Gegensatz dazu ist der Einlass eines Schneckenförderers immer zu 100 Prozent oder überflutet und typischerweise direkt an einem Lagergerät wie einem Trichter, einem Behälter oder einem Silo montiert. Die von einem Schneckenförderer abgegebene Materialmenge wird vollständig durch Konstruktionsparameter gesteuert.

Ein Trichter hat typischerweise eine quadratische oder rechteckige Form mit geneigtem Boden und begrenzter Lagerkapazität. Ein Behälter ist einem Trichter sehr ähnlich, verfügt jedoch über eine größere Lagerkapazität. Ein Silo hat eine zylindrische Form mit Kegel- oder Massenflussboden und großer Lagerkapazität.

Da der Einlauf der Schnecke überschwemmt ist, hat die gewünschte Förder- bzw. Austragsrate direkten Einfluss auf die Konstruktion der Schnecke. Die Austragsleistung eines Schneckenförderers kann durch Drehzahlregelung und Schneckensteigung genau bestimmt werden. Der Einsatz von Antrieben mit variabler Drehzahl verbessert die Dosiergenauigkeit und kann eine große Bandbreite an Zufuhrraten bieten. Auch die Steigungskontrolle ist ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion von Schneckenförderern.

Grundlegendes Schneckenförderer-Design Die Aufgabe einer Schnecke besteht darin, Schüttgüter bei jeder Umdrehung von einem Schneckengang zum nächsten zu befördern. Wenn die Schnecke also zu 100 Prozent belastet ist und die Kapazität für jeden Gang gleich ist, kann neues Material nur in den ersten Gang unterhalb des Speichers, gegenüber dem Austrag, eingebracht werden. Daher ist es nicht empfehlenswert, Schneckenförderer mit einheitlichem Außendurchmesser und konstanter Steigung zu konstruieren, da Schüttgüter die Schnecke zuerst von der Rückseite der Einlassöffnung füllen, was zu Rattenbildung, stagnierendem Material und möglicherweise einer Brückenbildung des Schüttguts über dem Schneckenförderer führt. Abbildung 1 zeigt die unsachgemäße Konstruktion eines Schneckenförderers mit einheitlichem Außendurchmesser und konstanter Steigung. Um Schüttgüter gleichmäßig über die gesamte Länge des Einlasses anzusaugen, muss das verfügbare Volumen jedes Schneckengangs zunehmen, während sich die Schnecke in Richtung Auslass des Schneckenförderers bewegt. Ein effektives und effizientes System erfordert eine Schneckenkonstruktion mit variabler Steigung, konischem Außendurchmesser (OD) oder Massenfluss. Abbildung 2 zeigt einen ordnungsgemäß konstruierten Schneckenförderer.

Arten von SchneckenförderernEs gibt drei Grundtypen von Schneckenförderern:

Variable oder abgestufte Steigung Die Steigung der Schnecke variiert von kürzer zu länger, je weiter sich die Schnecke in Richtung des Austrags des Schneckenförderers bewegt. Bei variabler Steigung verlängert sich jede Steigung im Einlassbereich, wodurch mehr Volumen für die Zugabe von Schüttgütern aus dem Trichter zur Verfügung steht. Bei der abgestuften Steigung ändert sich die Flugneigung stufenweise. Siehe Abbildung 3. Ein Schneckenförderer mit abgestufter Steigung kann beispielsweise 2 Fuß mit 1/3 Steigung und dann 2 Fuß mit 2/3 Steigung im Einlassbereich haben.

Konischer Außendurchmesser: Der Außendurchmesser der Schnecke verjüngt sich von der Rückseite der Einlassöffnung zum Mantel, wodurch mehr Volumen für die Zugabe von Schüttgut aus dem Trichter zur Verfügung steht. Siehe Abbildung 4.

MassenflussDas Massenflussdesign wurde von Jenike & Johanson entwickelt und ist eine Kombination aus variabler Steigung und konischem Innendurchmesser. Auf dem Mittelrohr der Schnecke befindet sich von der Rückseite der Einlassöffnung bis etwa zur Mitte der Einlassöffnung ein konischer Kegel. Auf dem Kegel sind Kurzstegflügel angebracht, die ein Volumen für die Zugabe von Schüttgut aus dem Trichter schaffen. Anschließend wird der Schnecke eine variable Steigung hinzugefügt, beginnend am Ende des Kegels und bis zum Auslass. Siehe Abbildung 5.

Schneckenförderer sind in verschiedenen Größen, Längen, Konfigurationen und Konstruktionsmaterialien erhältlich. Die meisten Schneckenförderer sind weniger als 20 Fuß lang, da die Verwendung interner Hängelager nicht empfohlen wird. Schneckenförderer können aus einer, zwei oder nahezu beliebig vielen Schnecken bestehen. Ein Schneckenförderer mit mehreren Schnecken wird als Schneckenförderer mit lebendem Boden betrachtet. Abbildung 6 zeigt einen Doppelschnecken-Bodenförderer.

Ein typischer Schneckenförderer besteht aus den folgenden Komponenten, die in Abbildung 7 dargestellt sind:

A. Schraubb. Trogc. Entladen. Leichentuch. Trog endetf. Antriebseinheit. Inleth. AbdeckungFeeder-Abdeckung Schneckenförderer müssen mindestens zwei Steigungen über die Einlauföffnung hinaus mit einer Abdeckung ausgestattet sein, um ein Überschwemmen des Schüttguts über den Einlauf hinaus zu verhindern. Die Abdeckung ist eine gebogene Abdeckung, die eine Standard-U-Mulde in ein rohrförmiges Gehäuse umwandelt, um zu verhindern, dass Schüttgüter an der Schnecke vorbeiströmen. Zur präzisen Steuerung der Fördermenge beim Dosieren sehr frei fließender Schüttgüter können verlängerte Gehäuse, rohrförmige Gehäuse oder Mitnehmer mit kurzer Steigung verwendet werden.

Kapazität und Geschwindigkeit des Schneckenförderers Die Steigung des letzten Schneckengangs, der in das Gehäuse gelangt, bestimmt die Vorschubgeschwindigkeit des Schneckenförderers und wird als Steuersteigung bezeichnet. Die Steuertonhöhe ist typischerweise kleiner als die volle Tonhöhe. Die Kapazität der Steuersteigung wird in Kubikfuß/h pro U/min berechnet. Die Geschwindigkeit des Schneckenförderers kann ermittelt werden, indem die maximale Schneckenfördererkapazität in Kubikfuß/h durch die Kapazität der Steuersteigung in Kubikfuß/h pro U/min dividiert wird. Die meisten Schneckengeschwindigkeiten sind niedriger als die Standardgeschwindigkeiten von Schneckenförderern. Beispielsweise arbeiten Schneckenförderer in Schwerindustrieanwendungen typischerweise mit Geschwindigkeiten von weniger als 20 U/min. Bei niedrigeren Betriebsgeschwindigkeiten wird mehr Drehmoment erzeugt, um sicherzustellen, dass der Schneckenförderer beim Start nicht blockiert.

Anforderungen an die Leistung des Schneckenförderers Die Leistungs- und Drehmomentanforderungen für einen Schneckenförderer sind viel höher als für einen vergleichbaren Schneckenförderer. Ein Schneckenförderer muss mit einem überschwemmten Einlauf und dem Kopflastgewicht des Schüttguts im Einlaufabschnitt anlaufen. Schüttgüter neigen auch dazu, sich zu verdichten, wenn sie in einem Trichter, Behälter oder Silo unter Druck stehen. Mit zunehmender Schüttgutdichte steigen auch die Anforderungen an Leistung und Drehmoment. Die Startleistung und das Drehmoment können problemlos das Zweieinhalbfache der normalen Betriebsbedingungen betragen. Es wird empfohlen, sich bezüglich der richtigen Konstruktion des Schneckenförderers an einen Hersteller zu wenden, der Mitglied der Conveyor Equipment Manufacturer's Association (CEMA) ist.

Zu berücksichtigende FaktorenBei der Konstruktion eines Schneckenförderers müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter:

1. Fließeigenschaften des zu lagernden und dosierten Schüttguts2. Dichte des Schüttguts im gelagerten und dosierten Zustand3. Maximale und minimale Vorschubgeschwindigkeit des Prozesses4. Schüttgutgröße mit Siebanalyse5. Breite und Länge der Einlassöffnung des Schneckenförderers6. Gesamtlänge des Schneckenförderers7. Höhe des Schüttguts im Trichter, Behälter oder Silo

Andere Arten von Schneckenförderern

Schneckenförderer/-förderer mit mehreren Durchmessern Schneckenförderer/-förderer mit mehreren Durchmessern bestehen aus einem Schneckenförderer mit einem Verlängerungsförderer. Ein Schneckenförderer mit kleinerem Durchmesser befindet sich unter einem Trichter, Behälter oder Silo und wird überflutet. Der Schneckenförderer dosiert das Schüttgut zum Verlängerungsförderer mit größerem Durchmesser. Wenn das Schüttgut das Verlängerungsband erreicht, verringert sich die Trogbeladung und das Schüttgut wird zum Austrag gefördert. Hängelager sind im Verlängerungsförderer zulässig, solange die Trogbeladung unter 45 Prozent liegt. Abbildung 8 zeigt einen typischen Zubringer/Förderer.

Förderschnecken mit lebender Bodenschnecke sind für den Einsatz in großen Silos, Behältern und Trichtern mit großen Austragsöffnungen konzipiert. Der Schneckenförderer mit lebendem Boden nutzt mehrere Förderschnecken in Tandem-Schaltung, um einen „lebenden Boden“ zu erzeugen und so eine Brückenbildung zu verhindern. Schüttgüter werden gleichmäßig über die gesamte Breite und Länge der Einlauföffnung dosiert und angesaugt. Förderschnecken mit lebendem Boden werden bei Schüttgütern eingesetzt, die leicht zur Verdichtung oder Brückenbildung neigen. Abbildung 9 zeigt einen Vier-Schnecken-Bodenförderer.

Schrägförderschnecken Schrägförderschnecken dosieren und fördern Schüttgüter aus Trichtern, Behältern oder Silos und erfüllen die gleiche Funktion wie horizontale Förderschnecken. Bei der Konstruktion von Schrägschneckenförderern ist jedoch besondere Sorgfalt erforderlich. Abbildung 10 zeigt typische geneigte Schneckenförderer. Die Kenntnis der Fließeigenschaften von Schüttgütern ist für die erfolgreiche Konstruktion von Schrägschneckenförderern äußerst wichtig. Der Schüttwinkel und die Fließfähigkeit eines Schüttgutes bestimmen die Gestaltung des Schneckenförderers und den maximalen Neigungswinkel. Für alle geneigten Schneckenförderer ist eine Prüfung des Schüttguts erforderlich, bevor eine ordnungsgemäße Konstruktion festgelegt werden kann. Die meisten CEMA-zertifizierten Hersteller von Schneckenförderern verfügen über Testeinrichtungen für Schüttgüter und können Ihr Schüttgut testen, bevor sie sich für die richtige Konstruktion des Schrägschneckenförderers entscheiden.

Schneckendosierer sind bei den meisten Schüttguthandhabungsvorgängen ein wesentlicher Bestandteil. Die richtige Konstruktion des Schneckenförderers gewährleistet eine erfolgreiche Verarbeitung von Schüttgütern.

Bill Mecke, PE, ist Präsident und Eigentümer der KWS Manufacturing Company, Ltd, einem der größten Hersteller von Schneckenförderern in den USA. Er verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Handhabung von Schüttgütern. Weitere Informationen finden Sie unter www.kwsmfg.com.

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