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Entwicklung von praxistauglichen Auslegungsverfahren für Schüttgut-Hochleistungs-Schneckenförderer


Ausgangssituation


Für den staubdichten, geräuscharmen und umweltschonenden Umschlag von Schüttgütern werden heute in zunehmendem Maße hochleistungsfähige, schnelllaufende Schneckenförderer eingesetzt. Dies ist sowohl für die Gruppe der horizontalen und leicht geneigten Schneckenförderer, als auch für die Gruppe der Steil- und Senkrechtschnecken zu beobachten, welche grundsätzlich unterschiedliche Fördervorgänge aufweisen.

Folgende Auslegungsverfahren sind für Schneckenförderer bekannt:

  • Für horizontale und leicht geneigte Schneckenförderer existiert eine Auslegungsvorschrift im Sinne einer Norm (DIN 15262); sie enthält jedoch nur Kennwerte für eine Auslegung langsamlaufender Förderer.

  • Bei den steilen und senkrechten Schneckenförderern wurde speziell für schnelllaufende Anlagen in den letzten Jahren ein Berechnungsmodell entwickelt und an Versuchsanlagen verifiziert. Eine Auslegungsvorschrift im Sinne einer Norm existiert für diese Gruppe nicht.

Trotz der vorhandenen Auslegungsverfahren sind diese zuletzt jedoch nicht anwendbar, da zur Auslegung von hochleistungsfähigen, schnelllaufenden Anlagen, wie sie z.B. zur Schiffsentladung eingesetzt werden, letztlich die entsprechenden schüttgut- und betriebsparameterspezifischen Kennwerte fehlen. Diese haben einen wesentlichen Einfluss auf den erforderlichen Leistungsbedarf des Förderers und sind deshalb für das Auslegungsverfahren dringend erforderlich.

Abbildung 1: Hochleistungs-Schneckenförderer zur Schiffsentladung

Ziele des Forschungsvorhabens

Dieses Forschungsvorhaben hat zum Ziel, über die Gültigkeitsbereiche bestehender Normen hinaus, eine praxistaugliche Auslegung von Hochleistungs-Schneckenförderern zu ermöglichen. Um dies zu erreichen werden in Versuchsreihen empirische Kennzahlen in Abhängigkeit von den Einflussparametern (Stoff-, Betriebs- und Konstruktionsparameter) ermittelt und dargestellt. Darauf aufbauend, wird für schnell laufende, horizontale bis leicht geneigte sowie für vertikale Schneckenförderer jeweils ein einfaches praxistaugliches Auslegungverfahren aufgestellt. Damit kann in Zukunft bei der Projektierung neuer Anlagen der Leistungsbedarf deutlich genauer bestimmt werden. Des weiteren führt dies zu einer exakten Dimensionierung in Bezug auf die Baugröße und die Antriebstechnik, was zu erheblichen Einsparungen bei den Herstellungs- und Betriebskosten führt.

Vorgehensweise

Die Untersuchungen werden an einem am Lehrstuhl fml bestehenden Versuchsstand mit Hochleistungs-Schneckenförderern durchgeführt. Die Untersuchungen laufen wie folgt ab:

  • Festlegung des Anforderungsprofils für die zu untersuchenden Schüttgüter nach Stoffart, Korngröße und Kornform

  • Auswahl von geeigneten, beim Massen-gutumschlag relevanten Schüttgütern

  • Analyse sämtlicher zu untersuchender Fördergüter und experimentelle Ermittlung der mechanischen Eigenschaften wie Schüttdichte, Korngrößenverteilung, Feuchtigkeit, Kornhärte und Reibungsbeiwerte

  • Anpassung des Versuchsstandes und Adaption der erforderlichen Messtechnik für die Untersuchungen

  • Durchführung der Versuchsreihen für den horizontalen bis leicht geneigten und den vertikalen Hochleistungs-Schneckenförderer durch Parametervariation (Drehzahl, Massenstrom, Füllungsgrad)

  • Auswertung der Messdaten, Entwicklung von Kennzahlen, Erstellung von Auslegungs-vorschriften

  • Verifizierung der Messergebnisse und Auslegungsvorschriften durch Leistungs-messung an bestehenden Anlagen

Versuchsanlage am Lehrstuhl fml

In Zusammenarbeit mit der Firma Krupp Fördertechnik wurde eine Schneckenförderer-Versuchsanlage zur stetigen Schiffsentladung geplant und im Juli 1998 am Freigelände des Lehrstuhls fml in Betrieb genommen. Mit dieser Versuchsanlage ist die Förderung sowohl von staubförmigen als auch von stückigen Schüttgütern mit einer maximalen Korngröße von ca. 40 mm möglich. Es können diskrete Massenströme angefahren werden und diese auch online mit Hilfe einer Prallplattenwaage gemessen werden. Über die Frequenzumrichter lassen sich die Antriebsmomente sämtlicher Motoren messen und anzeigen. Des weiteren sind die Drehzahlen der Förderer stufenlos einstellbar. Abbildung 2: Versuchsanlage am Lehrstuhl fml

Technische Daten der Versuchsanlage


Grundfläche:

Förderleistung:

Förderhöhe (vertikal):

Förderlänge (horizontal):

elektrische Antriebe:

Schneckendurchmesser:

144m²

100m³/h

7m

3m

4kW (horiz.) / 22kW (vert.)

200mm (horizon.) / 260mm (vert.)

 

 

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Technische Universität München
Boltzmannstraße 15
D-85748 Garching

 

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