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Schrittweise Berechnung der Schneckenförderer-Auslegung

Auslegung von Schneckendosierern (Kapazität, Größe)

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Seitenzusammenfassung
1. Auslegungsmethoden für Schneckenförderer
2. Auslegungsverfahren eines Schneckenförderers
3. Berechnungstool für Größe und Kapazität von Schneckenförderern

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1. Auslegungsmethoden für Schneckenförderer

Wie dimensioniert man einen Schneckendosierer?

Schneckenförderer gehören zu den am weitesten verbreiteten Geräten zum Transport und zur Dosierung von Schüttgütern. In vielen Projekten ist es daher erforderlich, die Größe eines Schneckenförderers zu berechnen, um eine geforderte Kapazität zu erreichen. Es kann auch notwendig sein, die Kapazität einer bestehenden Schnecke zu überprüfen, falls sich das zu fördernde Material ändert oder die geforderte Kapazität steigt. Nur wenige Formeln sind in der Literatur zu finden und werden in diesem kurzen Ingenieursleitfaden vorgestellt.

Warnung: Es ist zu beachten, dass diese Formeln dazu dienen, eine grobe Vorstellung von der Größe des Schneckenförderers (d. h. dessen Durchmesser) und der Drehzahl zu geben, basierend auf bestimmten Annahmen und Konstruktionsentscheidungen (Wahl der Steigung, Neigung). Die Formeln können auch zur groben Überprüfung der Kapazität eines bestehenden Schneckendosierers verwendet werden. Sie sind nicht für eine detaillierte Konstruktion und Fertigung einer neuen Schnecke bestimmt,eine Aufgabe, die immer einem spezialisierten Unternehmen (z. B. nach CEMA in den USA oder SHAPA in Großbritannien) übertragen werden sollte.

Diese Seite geht davon aus, dass das Material keine Klumpen bildet. Dies ist besonders wichtig, z. B. bei der Verwendung der Schnecke in der Bergbau- oder Betonindustrie, wo besondere Vorsichtsmaßnahmen – die hier nicht detailliert werden – getroffen werden müssen.

Eine typische Schneckenförderer-Konstruktion ist unten dargestellt:

Abbildung 1: Prinzipskizze eines Schneckenförderers und dessen Hauptkomponenten

2. Auslegungsverfahren eines Schneckenförderers

Wie berechnet man Größe und Kapazität eines Schneckendosierers?

Bekannt: geforderte Kapazität des Schneckenförderers, Material
Unbekannt: Schneckengröße und -kenndaten

2.1 Allgemeine Formel

Die Kapazität eines Schneckenförderers mit Standard-Steigung kann wie folgt abgeschätzt werden:

Mit

Q = Förderkapazität der Schnecke in kg/h
D = Schneckendurchmesser in m
S = Steigung (Ganghöhe) der Schnecke in m
N = Drehzahl der Schnecke in U/min
α = Füllgrad
ρ = Schüttdichte des Materials in kg/m^³
C = Neigungs-Korrekturfaktor

Schritt 1: Anforderung definieren

• Legen Sie die geforderte Kapazität des Schneckenförderers fest. Die Auslegung der Schnecke muss eine Kapazität erreichen, die gleich oder größer als dieser Wert ist.

Beispiel: Die Anforderung für einen Zucker fördernden Schneckenförderer beträgt 3500 kg/h.

Schritt 2: Berechnung der Schneckenförderer-Kapazität

• Nehmen Sie einen Durchmesser D an

• Definieren Sie die Steigung (abhängig von den Eigenschaften des zu fördernden Produkts, unter anderem Parametern) entsprechend dem Durchmesser der Schnecke.

Steigung	Steigungslänge S
Standard	S = D
Kurz	S = 2/3 × D
Halb	S = D/2
Lang	S = 1,5 × D

• Schätzen Sie den Füllgrad α der Schnecke anhand der Fließeigenschaften des zu fördernden Schüttguts ab.

Material	Minimaler Füllgrad	Maximaler Füllgrad
Nicht frei fließend	0,12	0,15
Durchschnittliche Fließfähigkeit	0,25	0,30
Frei fließend	0,40	0,45

Hinweis: Dies sind nur Größenordnungen. Die Werte können höher oder niedriger ausfallen; in manchen Fällen kann der Füllgrad sogar 95 % erreichen.

• Für die Auslegung geneigter Schneckenförderer: Legen Sie fest, ob der Schneckenförderer horizontal (was immer vorzuziehen ist) oder geneigt sein muss. Bestimmen Sie den entsprechenden Korrekturfaktor.

Neigung in °	Korrekturfaktor C
0	1
5	0,9
10	0,8
15	0,7
20	0,65

• Passen Sie die Schneckendrehzahl so an, dass die Förderkapazität der Schnecke höher ist als der Bedarf.

Beispiel:

• Der angenommene Durchmesser beträgt 0,1 m
• Keine spezifische Belastung für die Schnecke, die Steigung wird standardmäßig gewählt, S = 0,1 m
  
• Zucker ist frei fließend, eine Füllung von 0,45 wird ausgewählt
• Die Schnecke ist ohne Neigung installiert, C = 1
• Die Zuckerdichte beträgt 800 kg/m³

Die Berechnung ergibt 17 kg/h bei 1 U/min. Durch Anpassung der Drehzahl werden 207 U/min benötigt, um eine Kapazität von 3500 kg/h zu erreichen.

Schritt 3: Vergleich der berechneten Kapazität mit der maximalen Schneckendrehzahl

Einige Referenzwerte für maximale Schneckendrehzahlen sind in der folgenden Tabelle angegeben:

Schneckendurchmesser in m	15%	30%A	30%B	45%
0,1	69	139	69	190
0,15	66	132	66	182
0,23	62	122	62	170
0,25	60	118	60	165
0,30	58	111	58	157
0,36	56	104	56	148
0,41	53	97	53	140
0,46	50	90	50	131
0,51	47	82	47	122
0,61	42	68	42	105

Falls die in Schritt 2 berechnete Drehzahl kleiner ist als die maximale Drehzahl für den gewählten Schneckendurchmesser, kann die Auslegung beibehalten werden.

Falls die in Schritt 2 berechnete Drehzahl größer ist als die maximale Drehzahl für den gewählten Schneckendurchmesser, ist die Auslegung nicht geeignet, und die Berechnung muss mit geänderten Parametern, typischerweise dem Durchmesser, erneut durchgeführt werden.

Hinweis: Beim Handling von Pulvern, die zu einer Staubexplosion neigen, sollte die maximale Drehzahl eine Fördererspitzengeschwindigkeit von < 1 m/s gewährleisten.

Beispiel:

• Der gewählte Durchmesser betrug 0,1 m, für den die maximale Schneckendrehzahl bei 45 % Füllung mit 190 U/min empfohlen wird.
• Die berechnete Drehzahl ist zu hoch; die Berechnung muss mit geänderten Parametern durchgeführt werden. Ein größerer Durchmesser kann gewählt werden, z. B. D = 0,15 m.
• Die Berechnung wird erneut durchgeführt, und diesmal ergibt sich eine Drehzahl von 62 U/min. Da diese unter der maximal empfohlenen Drehzahl liegt, kann die Schneckenauslegung ausgewählt werden.

2.2 Alternative Formel nach CEMA

Der CEMA-Verband gibt die Förderkapazität eines Schneckenförderers wie folgt an:

C = 0,7854*(D_s^²-D_p²").P.K.60/1728

Mit:

C = Förderkapazität in ft^³/h/Umin⁻¹
D_s = Durchmesser der Schneckenwendel in Zoll
D_p = Durchmesser der Welle/Rohrwelle, die die Schneckenwendel trägt, in Zoll
P = Steigung der Schnecke in Zoll
K = Füllgrad der Schneckenrinne in %

Dies ist die Kapazität pro 1 Umin⁻¹. Falls die Abmessungen bekannt sind – z. B. bei einer bestehenden Schnecke –, kann die Förderkapazität in h⁻¹ durch Multiplikation mit der tatsächlichen Drehzahl der Schnecke ermittelt werden.

Die Formel liefert ähnliche Ergebnisse wie die oben genannte.

3. Berechnungswerkzeug für Schneckenförderer-Größe und -Kapazität

Hier finden Sie ein Berechnungswerkzeug das die auf dieser Seite angegebene Formel anwendet. Bitte nutzen Sie dieses Tool nur für eine grobe Abschätzung der Schneckengröße, führen Sie damit **keine detaillierte Auslegung** durch.

Warnung: Dieser Rechner dient nur zur Veranschaulichung der auf dieser Webseite beschriebenen Konzepte und ist **nicht für die detaillierte Konstruktion** vorgesehen. Es handelt sich nicht um ein kommerzielles Produkt, und es wird keine Garantie für die Richtigkeit der Ergebnisse übernommen. Für präzise Auslegungen konsultieren Sie bitte einen anerkannten Fachplaner.