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Schneckenförderer: Ein Überblick

Dosierschnecke – Schneckenförderer / Förderschnecken

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Seitenzusammenfassung
1. Definition eines Schneckenförderers
2. Position im Prozess
3. Wichtige Überlegungen für die Konstruktion
4. Auslegung der Schneckenflügel
5. Dosierung
6. Häufige Probleme bei Schneckenförderern
7. Hersteller von Schneckenförderern

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Diese technische Übersicht bietet Ihnen auf einer Seite alle notwendigen Informationen zur Konstruktion und zum Betrieb von Schneckenförderern. Suchen Sie einen Berechnungsleitfaden? Werfen Sie einen Blick auf unsere Seite zur Berechnung der Schneckenförderer-Konstruktion.

1. Definition eines Schneckenförderers

Was ist eine Dosierschnecke?

Ein Schneckenförderer besteht aus einem Gehäuse, in der Regel ein Rohr oder eine U-förmige Wanne, in dem sich eine Schneckenwendel oder -flügel (helicale Klinge) dreht, die es ermöglicht, Schüttgüter mechanisch zu fördern . Die Schnecke kann wellenlos sein oder über eine Welle verfügen, auf der das helixförmige Flügelblatt verschweißt ist.

Schneckenförderer sind in der Schüttgutverarbeitung weit verbreitet, um Produkte zu transportieren und/oder zu dosieren . Ihr Funktionsprinzip ermöglicht einen einfachen und robusten Betrieb, allerdings muss die Konstruktion präzise ausgelegt sein, um Probleme zu vermeiden, die zu Schäden am Produkt oder an der Anlage selbst führen können (z. B. Erzeugung von Fremdkörpern). Dosierschnecken eignen sich für Produkte mit geringer bis mittlerer Abrasivität, sollten jedoch bei stark abrasiven Produkten vermieden werden, da die rotierende Schnecke im Produkt sehr anfällig für Abrasionserscheinungen ist.

Eine direkt unter einem Trichter angebrachte Schnecke wird in der Literatur oft als *Dosierschnecke* bezeichnet, während die alleinstehende Ausführung meist als *Schneckenförderer* bezeichnet wird. Manchmal wird der Schneckenförderer auch als *Spiralförderschnecke* bezeichnet.

Eine typische Konstruktion eines Schneckenförderers ist unten dargestellt:

Abbildung 1: Prinzipskizze eines Schneckenförderers und dessen Hauptkomponenten

Auf der Suche nach anderer Dosierausrüstung / Fördergeräten? Besuchen Sie diese Seiten: DREHZELLEN-SCHLEUSEN VIBRIERENDE RÖHREN. Von PowderProcess.net

2. Funktion im Prozess

Wofür werden Spiralförderschnecken verwendet?

Spiralförderschnecken werden in der Regel unter Trichtern platziert, um das Produkt horizontal zu einem weiteren Verarbeitungsschritt zu transportieren. Wenn der Transport auch eine Wägekomponente umfasst, wird die Dosierschnecke tatsächlich als Dosiergerät eingesetzt.

Schneckenförderer können auch Feststoffe in ein pneumatisches Fördersystem einspeisen. In den meisten Fällen werden sie in Vakuumfördersystemen eingesetzt, da hier keine Druckprobleme auftreten. Einige Konstruktionen eignen sich jedoch auch, um das Produkt in eine Druckförderleitung einzuspeisen. Für diesen speziellen Zweck muss die Schneckenflügel-Konstruktion eine Kompression des Feststoffs ermöglichen, sodass der gebildete Pfropfen verhindert, dass die Druckluft der Förderleitung durch die Schnecke zurückströmt. Dies ist nicht für alle Produkte geeignet. Daher werden für die Druckförderung Drehzellen-Schleusen in der Regel Schneckenförderern vorgezogen, um das Produkt einzuspeisen.

Dosierschnecken finden sich in allen Industrien, die Schüttgüter verarbeiten, um diese zu fördern und/oder zu dosieren:

• Lebensmittelverarbeitung
• Pharmazeutika
• Getreide / Tierfutter
• Wasseraufbereitung (Schlammverarbeitung)
• Chemikalien...

3. Wichtige Überlegungen

Was ist bei der Konstruktion eines Schneckenförderers wichtig?

Industrielle Spiralförderschnecken können sehr lang sein (>5 m), allerdings eignet sich diese Bauart nur für unempfindliche Produkte und wenn keine Reinigung erforderlich ist. Bei solchen Schnecken ist es nicht möglich, die Wendel zu entfernen. Selbst wenn es Konstruktionen gibt, die den Zugang zum Inneren ermöglichen (z. B. Wannendesign), ist die Reinigungseffizienz reduziert und die Reinigungszeit verlängert. Zudem neigen lange Schnecken zu Durchbiegung und möglichen Metall-Metall-Kontakten mit dem Gehäuse, was das Produkt mit Metallspänen verunreinigen kann. Als Referenz: Eine 4 m lange Schneckenwendel kann sich bis zu 7–8 mm von der geraden Wellenachse verbiegen. Wenn keine geeigneten Maßnahmen zur Kompensation einer solchen Durchbiegung getroffen wurden, kann es zu Metall-Metall-Kontakt kommen.

Die Durchbiegung einer an beiden Enden gelagerten Schnecke kann mit folgender Formel [1] berechnet werden:

δ = (5*W*L^³)/(384*E*I)

Mit:

W: Gesamtgewicht der Schnecke
L: Länge zwischen den Lagern
E: Elastizitätsmodul
I: Flächenträgheitsmoment der Welle

Für hygienische Anwendungen sind folgende Merkmale zu bevorzugen:

• Kurze Schnecken
• Demontierbare Wendeln
• Zwei Lager (obwohl Freiträger-Konstruktionen für sehr kurze Schnecken von 1–1,5 m verfügbar sind)
• Flacher Betrieb
• Spitzengeschwindigkeit 1 m/s und druckdichte Lagerabdichtungen – für ATEX- Prävention

Geneigte Schnecken sind verlockend, da sie viele Prozessprobleme lösen können, insbesondere bei Nachrüstungen von Anlagen. Dennoch ist Vorsicht geboten: Solche Schnecken sind oft schwer zugänglich und zu reinigen, möglicherweise anfälliger für Durchbiegung und Metall-Metall-Kontakt und weniger effizient (die Effizienz nimmt mit dem Neigungswinkel ab).

Tabelle 1: Förderkapazität eines Schneckenförderers in Abhängigkeit von seiner Neigung

Neigungswinkel der Schnecke (Grad)	Prozent der max. Kapazität (%)
<8	100
20	55
30	30
45	0

In der Verfahrenstechnik kommen verschiedene Arten von Schneckenförderern zum Einsatz:

• Schneckenförderer mit Welle
• Wellenlose "Schweineschwanz"-Schneckenförderer
• Flexible Schneckenförderer
• Trogschneckenförderer oder Rohrschneckenförderer
• Einzel- oder Doppelschnecke (insbesondere in gravimetrischen Dosierern eingesetzt)

Schneckenförderer sind rotierende Maschinen, was sie für Bediener gefährlich macht, die versuchen, den Einlass oder Auslass der Schnecke zu erreichen.Aus diesem Grund muss dem Einlass und dem Fallrohr besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Falls diese mit flexiblen Elementen ausgestattet sind, müssen diese nur mit Werkzeug demontierbar sein, und der Bediener muss darin geschult sein, die Maschine anzuhalten, falls eine Demontage erforderlich ist. Falls dies nicht möglich ist, kann ein Kreuz im Rohr installiert werden, um den Zugang zur Schneckenwendel zu blockieren – vorausgesetzt, dies beeinträchtigt nicht den Produktfluss. In jedem Fall muss eine Risikoanalyse durch den Anlagenbetreiber durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der Zugang ordnungsgemäß gesichert ist.

4. Auslegung von Schneckenförderern

Welche Merkmale hat eine Schneckenwendel (Steigung usw.)?

Die Schneckenwendel kann je nach Anwendung unterschiedliche Formen und Steigungen aufweisen.

• Standardwendel: konstante Steigung = 1 × Durchmesser; für die meisten Anwendungen geeignet

• Kurze Steigung: wird für geneigte Schnecken verwendet, kann auch für leicht fluidisierbare Schüttgüter eingesetzt werden

• Vergrößernde Steigung: kleinere Steigung am Anfang der Schnecke; kann für Dosiergeräte unter einem Trichter verwendet werden, um eine konstante Förderung zu gewährleisten.

• Verkleinernde Steigung: große Steigung am Anfang und kleinere Steigung am Ende; dies erzeugt Kompression. Es handelt sich nicht um ein übliches Design und kann zu hohem Axialschub, erhöhtem Leistungsbedarf und möglicherweise mechanischen Schäden führen. Bei korrekter Auslegung kann diese Wendelform als Zuführeinrichtung für Drucksysteme dienen, da das am Ende komprimierte Pulver als Pfropfen wirkt und verhindert, dass Gas in Richtung Schnecke entweicht.

• Bandwendel: wird hauptsächlich für klebrige Materialien verwendet

Weitere Ausführungen mit Rührflügeln oder unterbrochenen Wendeln sind verfügbar, wenn eine Materialmischung erforderlich ist.

In Anwendungen mit hohen Hygieneanforderungen muss die Welle massiv (nicht hohl) ausgeführt sein, und die Wendel muss vollständig verschweißt und poliert sein. Dies verhindert, dass sich Material in unzugänglichen Bereichen ansammelt und später gute Produkte kontaminiert.

Die Welle und der Motor müssen präzise aufeinander abgestimmt sein, damit der Motor die Schnecke aus dem Stillstand oder unter Überlast anfahren kann, wenn das höchste Drehmoment erforderlich ist. Umgekehrt muss die Welle so ausgelegt sein, dass sie diesem Drehmoment standhält und nicht bricht, wenn es auftritt.

5. Dosierung

Bei Dosieranwendungen muss die Schnecke mit einem Frequenzumrichter-geregelten Motor ausgestattet sein, um Grob- und Feinregelung zu ermöglichen (siehe Dosierung -Seite). Schneckenförderer werden häufig in automatische "Gewichts-Zunahme"- oder "Gewichts-Verlust"-Systeme integriert. Beim Betrieb im Gewichtsverlust-Modus kann der Schneckenförderer entweder volumetrisch oder automatisch gravimetrisch betrieben werden.

6. Häufige Probleme bei Schneckenförderern

Schneckenförderer sind in der Regel zuverlässige Maschinen, jedoch können bestimmte Probleme Korrekturmaßnahmen erfordern:

Tabelle 2: Häufige Probleme bei Schneckenförderern

Problem	Ursache und Maßnahme
Metall-Metall-Kontakt	Lagerschaden – Lager austauschen Falsches Spiel zwischen Schneckenwendel und Gehäuse – Konstruktion überprüfen oder Wendel austauschen Fremdkörper in der Schnecke – Fremdkörperprävention vor dem Schneckenförderer überprüfen
Lagerschaden	Pulver ist in das Lager eingedrungen – Dichtungen und Spülung prüfen
Leistung der Schnecke unter den Auslegungswerten	Schneckenwendel falsch herum montiert Schlechte Pulverzufuhr zur Schnecke – Brückenbildung oder Rattenlöcher im Produktfluss prüfen
Schneckenförderer blockiert	Prüfen, ob das Auslassventil geöffnet ist Steigung der Schnecke prüfen – das Pulver darf nicht verdichtet werden
Ungenauigkeiten bei der Dosierung mit der Schnecke	Schnecke zu groß – Schneckengröße prüfen oder Wendelprofil am Schneckenende anpassen

7. Hersteller von Schneckenförderern

Viele Unternehmen bieten Schneckenförderer an, jedoch können nicht alle wirklich sichere und zuverlässige Anlagen herstellen. Nachfolgend sind einige Referenzen von Schneckenförderer-Herstellern aufgeführt (Hinweis: powderprocess.net steht in keiner Beziehung zu diesen Unternehmen):

• TetraPak Pulverhandling
• Stolz

Quelle
[1] Bulk Solids Handling, Don McGlinchey, Blackwell, Seite 203