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Übersicht zum Design von Schwingförderern

Schwingförderer für Schüttgüter (Pulver, Pellets, Granulate, Tabletten usw.)

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Einführung
2. Funktion im Prozess
3. Wichtige Konstruktionsüberlegungen
4. Dosierung mit Schwingrohren / -schalen
5. Anwendungen von Schwingrohren / -schalen
6. Häufige Probleme bei Schneckenförderern

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1. Einführung

Was ist ein Schwingförderer für Schüttgüter?

Schwingförderer bestehen aus einem leeren Rohr oder einer Schale mit einem Einlass und einem Auslass (manchmal 2 Auslässe) sowie einem Schwingmotor, der spezifische Schwingungsintensitäten und -amplituden erzeugt, die den Schüttgutfluss ermöglichen.

Schwingrohre haben sich im Bereich der Schüttguttechnik im Vergleich zu anderen Lösungen, insbesondere Schneckenförderern, durchgesetzt. Schwingrohre ermöglichen tatsächlich eine besonders schonende Förderung oder Dosierung von Schüttgütern im Vergleich zur mechanischen Beanspruchung durch Schneckenförderer (Bruchgefahr). Sie bieten zudem einen einfachen Zugang und eine leichte Reinigung, da sie nur aus einem leeren Rohr bestehen, und können relativ hohe Durchsätze erreichen.

Ein typisches Design eines Schwingrohrförderers ist unten dargestellt:

Abbildung 1: Typisches Design eines Schwingförderers

Es ist ebenfalls zu beachten, dass alternative Konstruktionen mit einer Schale (manchmal auch als Wanne bezeichnet) anstelle eines Rohrs existieren. Das Prinzip bleibt dasselbe; Schwingförderschalen können höhere Durchsätze als Rohrkonstruktionen erreichen und werden manchmal in Kombination mit einem Sieb als rechteckige Schwingsiebmaschine eingesetzt.

2. Funktion im Prozess

Wofür werden Schwingrohre verwendet?

Schwingrohrförderer werden in der Regel unter Trichtern platziert, um das Produkt horizontal zu einem weiteren Prozessschritt zu fördern. Solche Rohre können sehr lang sein (bis zu 8 m) und sind manchmal nützlich, um schwierige Anlagenlayouts zu bewältigen, obwohl längere Rohre schwieriger zu installieren und zu warten sind. Wenn die Förderung auch eine Wägung umfasst, wird der Schwingförderer tatsächlich als Dosiergerät verwendet.

Schwingrohre werden im Allgemeinen nicht eingesetzt, um Produkt direkt in eine pneumatische (Vakuum-) Förderleitung einzubringen, da das Fehlen von Einbauten im Rohr den Produkt- und Luftstrom nicht ausreichend kontrollieren kann.

3. Wichtige Konstruktionsüberlegungen

Schwingrohrförderer können je nach Größe der Anlage und den Anforderungen mit Unwuchtmotoren oder elektromechanischen Motoren ausgestattet werden. Aufgrund der Vibrationen muss die Halterung robust genug konstruiert sein, um zu vermeiden, dass sie selbst vibriert und die Schwingungen auf den Rest der Wäge- vorgänge oder sogar die gesamte Anlage überträgt (was besonders nachteilig sein kann, wenn Wägevorgänge stattfinden) oder in Resonanz gerät. Um die richtige Schwingung zu ermöglichen, die tatsächlich das Produkt fördert, müssen flexible Verbindungen am Einlass und Auslass des Produkts angebracht werden; das Schwingrohr muss sich frei bewegen können, ohne Vibrationen auf den Rest der Anlage zu übertragen. Wenn diese letzte Bedingung nicht erfüllt ist, können die Schwingbewegungen ungenau oder falsch gerichtet sein, was bedeutet, dass das Pulver langsamer fließt oder sich sogar verdichtet und blockiert, wenn die Bewegung nur vertikal erfolgt.

Tabelle 1: Anwendung der verschiedenen Arten von Schwingmotoren

Motortyp	Anwendungen
Elektromagnetisch	Kleinere Einheiten Kann sehr kleine Hübe und hohe Frequenzen erreichen (0,10 mm pro Hub und 50–60 Hz) Bevorzugt für Dosierung
Unwuchtmotoren	Größere Einheiten Längere Hübe bei niedrigerer Frequenz (6 m/min und höher) Bevorzugt für die Förderung großer Pulvermengen

Der Durchsatz eines Schwingförderers kann abgeschätzt werden, indem angenommen wird, dass das Rohr mit Pulver gefüllt ist und sich das Pulver entsprechend den angelegten Schwingungen bewegt. Falls das Rohr oder die Schale nicht vollständig gefüllt ist, müssen Korrekturen vorgenommen werden.

Gleichung 1: Abschätzung des Durchsatzes von Schwingrohr oder -schale

Zur Reinigung können an den Seiten des Rohrs Türen installiert werden. Diese sind in der Regel mit einem Näherungsschalter ausgestattet, um sicherzustellen, dass sie geschlossen sind.

Ein Ventil muss direkt am Auslass des Rohrs positioniert werden, da die Trägheit des Rohrs verhindert, dass die Produktabgabe abrupt gestoppt wird.

Der Durchsatz von Schwingrohren kann von wenigen m³/h bis zu 60–70 m³/h reichen. Der Durchsatz hängt direkt vom Durchmesser des Rohrs ab; Anlagen mit 60–70 m³/h erreichen etwa 40 cm Rohrdurchmesser.

Solche Anlagen können leicht geneigt werden, obwohl dies definitiv nicht die optimale Betriebsweise für Schwingrohre darstellt.

4. Dosierung

Schwingförderer werden nicht nur zum Fördern, sondern auch zum Dosieren von trockenen Schüttgütern eingesetzt. Aufgrund der Trägheit der Schwingung eignen sich Schwingförderer jedoch nicht optimal für eine sehr präzise Dosierung im Batch-Betrieb. Es ist möglich, die Abweichung vom Sollwert zu verringern, indem zwei Dosiergeschwindigkeiten verwendet werden (falls der Motor über einen Frequenzumrichter verfügbar ist) und das Auslassventil geschlossen wird, sobald der Sollwert erreicht ist, aber der Dosierfehler kann dennoch beträchtlich und stark variabel bleiben. Sie bieten jedoch sehr interessante Leistungen bei der kontinuierlichen Dosierung und werden oft in Verlust-in-Gewicht-Dosiersysteme anstelle von Schneckenförderern integriert.

Zu beachten ist auch, dass Schwingrohre nicht für Pulver mit schlechten Fließeigenschaften und insbesondere für leicht verdichtbare Pulver empfohlen werden.

5. Anwendungen von Schwingförderern

Entgegen der verbreiteten Meinung, dass diese Technologie etwas exklusiv sei, finden Schwingförderer – ob als Rohr- oder Schalenförderer – in der gesamten Industrie Anwendung und sind tatsächlich vielseitig einsetzbar. Einige Beispiele sind nachstehend aufgeführt:

• Lebensmittelverarbeitung: Mehlförderung und -dosierung, Förderung und Dosierung von Fruchtstücken oder -flocken
• Pharmazie: Kontinuierliche Dosierung von Tabletten, Pillen
• Holzindustrie: Abfallholzspäne
• Chemie: Förderung von Ruß oder Kautschuk
• Bauindustrie: Beton-, Zementförderung und -dosierung (Batch)

6. Häufige Probleme bei Schwingförderern

Schwingförderer sind in der Regel zuverlässige Anlagen, jedoch können bestimmte Probleme Korrekturen erfordern:

Tabelle 2: Häufige Probleme bei Schwingrohren

Problem	Ursache und Maßnahmen
Ungenaues Dosieren – Überdosierung	Die Vibration ist zu stark Automatisierungssystem anpassen, um die Dosierung vor Erreichen des Sollgewichts zu stoppen Automatisierungssystem so einstellen, dass eine Grob- und eine Feindosiergeschwindigkeit verfügbar sind
Zu lange Dosierzeit / zu geringe Kapazität	Motorvibration prüfen Ausrichtung des Vibrationsrohrs kontrollieren Prüfen, ob die Produktzufuhr zum Rohr korrekt erfolgt
Pulverleckagen an den Endabdeckungen	Dichtung beschädigt oder nicht ordnungsgemäß angezogen – Dichtung und Deckelverspannung prüfen

7. Kaufleitfaden für Vibrationsförderer – Auswahl eines Vibrationsförderers

Beim Beschaffen eines neuen Vibrationsförderers für Ihre Anlage müssen folgende Fragen beantwortet werden, um die richtigen Spezifikationen zu wählen:

• Welcher Durchsatz wird erwartet? Wie hoch ist die Schüttgutdichte ? Daraus ergibt sich die Größe des benötigten Vibrationsförderers.
  
• Ist das Material frei fließend? Falls das Schüttgut nicht frei fließend ist, müssen ggf. andere Förderertypen in Betracht gezogen werden. Fließt es hingegen zu gut, kann dies ebenfalls problematisch sein, da eine Regulierung des Massenstroms erschwert wird.
  
• Handelt es sich um eine Dosieranwendung? Falls ja, welche Genauigkeit wird erwartet? Diese Angaben sind notwendig, um den Vibrationsförderer zu spezifizieren und mit einem Lieferanten zu klären, ob die gewünschte Dosiergenauigkeit erreicht werden kann.
• Befindet es sich in einer ATEX -Zone? Falls ja, muss das Vibrationsrohr zertifiziert sein.

Mögliche Anbieter von Vibrationsförderern – folgende Unternehmen prüfen:

• Sinex-Förderer
• Tetra Pak Schüttgut-Handhabung

(Hinweis: powderprocess.net steht in keiner Verbindung zu diesen Unternehmen)