Hoe wordt de capaciteit van een schroeftransporteur berekend en welke factoren bepalen het juiste ontwerp?

EEN schroef transportband – ook wel vijzeltransporteur of spiraalvormige schroeftransporteur genoemd – is een van de meest gebruikte mechanische transportsystemen in industriële verwerkingsfabrieken, faciliteiten voor de behandeling van bulkmateriaal, afvalwaterzuiveringsinstallaties, cementfabrieken, graanelevators, chemische fabrieken en elke operatie waarbij bulkmateriaal in poedervorm, korrelig of kleine klontjes continu en betrouwbaar van het ene punt naar het andere moet worden verplaatst. Het ontwerp ziet er bedrieglijk eenvoudig uit: een roterende spiraalvormige schroef in een trog of buis, die materiaal over de lengte van de transportband duwt. Maar een schroeftransporteur die de verkeerde maat heeft voor het materiaal dat hij vervoert – verkeerde diameter, verkeerde spoed, verkeerde snelheid, verkeerde kracht – slaagt er niet in de vereiste doorvoer te verplaatsen, overbelast de aandrijfmotor, oververhit het te transporteren materiaal, of verslijt snel door overmatige wrijving.

Voor fabrieksingenieurs, inkoopmanagers en projectteams die schroeftransporteurs specificeren, is inzicht in hoe de capaciteit wordt berekend en welke ontwerpparameters die capaciteit bepalen de basis om de specificatie in één keer goed te krijgen. Deze gids behandelt de benadering van de capaciteitsberekening, de belangrijkste ontwerpfactoren en de veelvoorkomende specificatiefouten die leiden tot ondermaatse of te grote apparatuur.

De basisformule voor de capaciteit van schroeftransporteurs

De capaciteit van de schroeftransporteur - de massa materiaal die per tijdseenheid wordt getransporteerd - hangt af van vier primaire variabelen: de schroefdiameter, de spoed van de schroef, de rotatiesnelheid en de stortdichtheid van het materiaal, aangepast door een laadefficiëntiefactor die rekening houdt met hoe volledig de dwarsdoorsnede van de trog is gevuld met materiaal tijdens normaal bedrijf.

De standaard capaciteitsformule voor een horizontale schroeftransporteur is:

Q = (π/4) × D² × P × n × ρ × φ × 60

Waar:

• Q = Capaciteit (ton per uur, t/u)
• D = Buitendiameter schroef (meter)
• P = Steek van de schroefhelix (meter) - doorgaans gelijk aan D voor standaardsteek
• n = Rotatiesnelheid (RPM)
• ρ = Bulkdichtheid van het materiaal (ton per kubieke meter, t/m³)
• φ = Vulcoëfficiënt - het deel van de trogdoorsnede gevuld met materiaal (dimensieloos, typisch 0,25–0,45)

De vulcoëfficiënt φ is geen vaste constante; deze hangt af van de aard van het materiaal dat wordt getransporteerd. Vrij stromende, niet-schurende materialen (korrel, droog zand, licht poeder) kunnen met hogere vulniveaus (φ = 0,40–0,45) worden getransporteerd, terwijl schurende, kleverige of zware materialen met lagere vulniveaus (φ = 0,25–0,35) worden getransporteerd om wrijving, slijtage en materiaaldegradatie te verminderen. Het gebruik van de verkeerde φ-waarde voor het materiaaltype levert een capaciteitsberekening op die niet de werkelijke prestaties weerspiegelt.

Standaard schroefdiameter- en snelheidscombinaties

In de praktijk bestaat het ontwerp van schroeftransporteurs uit het selecteren uit standaard schroefdiameters en het vervolgens berekenen van de snelheid die nodig is om de beoogde capaciteit bij het juiste vulniveau te bereiken. De volgende tabel geeft indicatieve capaciteitsbereiken voor gangbare standaard schroefdiameters bij typische bedrijfssnelheden met standaard spoed (P = D):

*Capaciteitsbereiken gaan uit van een stortdichtheid van 0,6–1,2 t/m³ en een vulcoëfficiënt van 0,30–0,40. De werkelijke capaciteit van uw materiaal vereist een berekening op basis van de werkelijke bulkdichtheid van het materiaal en de juiste vulcoëfficiënt.

Waarom de bedrijfssnelheid moet worden afgestemd op het materiaaltype

De bedrijfssnelheid van de schroeftransporteur is niet alleen maar een functie van de capaciteit; hij heeft rechtstreeks invloed op de materiaaldegradatie, het energieverbruik en de slijtage van de apparatuur. Het sneller laten draaien van een schroeftransporteur dan passend is voor het materiaaltype verhoogt:

Materiaaldegradatie: Breekbare materialen – voedselgranen, gepelletiseerde producten, brosse mineralen – ervaren meer deeltjesbreuk bij hogere schroefsnelheden als gevolg van de grotere middelpuntvliedende kracht en de grotere impact tegen de trogwand. In voedselverwerkings- en farmaceutische toepassingen is een te hoge schroefsnelheid een kwestie van kwaliteitscontrole en niet louter een kwestie van slijtage van de apparatuur.

Slijtage: EENbrasive materials — sand, cement clinker, mineral ores — wear the screw flights and trough lining at a rate proportional to screw peripheral velocity. A screw with too high a peripheral velocity on an abrasive material will have its flights and trough worn through far faster than a correctly specified, slower-running, larger-diameter screw delivering the same capacity. The correct approach for abrasive materials is a larger diameter at a lower speed, not a smaller diameter running fast.

Stroomverbruik: Een hogere snelheid vergroot het centrifugale effect dat materiaal naar buiten tegen de trogwand duwt, waardoor de wrijvingskracht en dus het energieverbruik groter wordt dan wat alleen de capaciteitstoename zou voorspellen. De energie-efficiëntie van een schroeftransporteur is doorgaans het hoogst bij gematigde snelheden – ruim binnen het bereik voor het materiaal en de diameter – en neemt af bij de uitersten van het snelheidsbereik.

Aanbevolen maximale omtreksnelheden per materiaalcategorie: vrij stromend, niet-schurend (korrel, licht poeder) — tot 2,0 m/s; licht schurend of matig cohesief (steenkool, licht mineraal) — tot 1,5 m/s; sterk schurend (zand, klinker, zwaar mineraalerts) — tot 1,0 m/s. Omtreksnelheid in m/s = (π × D × n) / 60, waarbij D de schroefdiameter in meter is en n het toerental.

Hoe de helling de capaciteit van de schroeftransporteur beïnvloedt

EENll the capacity figures and formulas above apply to horizontal screw conveyors. When a screw conveyor is inclined — used to elevate material as it conveys — capacity decreases significantly because the material tends to slide back down the incline as the screw rotates, reducing the effective conveying action.

De capaciteitsreductiefactor voor hellende schroeftransporteurs volgt een niet-lineaire relatie met de hoek. Geschatte capaciteit als percentage van de horizontale capaciteit bij dezelfde snelheid en diameter:

Voor hellende toepassingen waarbij de capaciteit behouden moet blijven, is de ontwerpoplossing het vergroten van de schroefdiameter om de capaciteitsvermindering te compenseren - niet om de snelheid te verhogen, wat het terugstroomprobleem van materiaal verergert door de centrifugale effecten te vergroten. Als de helling groter is dan 20°, moet een verticale schroeftransporteur met een ander ontwerp (gesloten buisbehuizing, hogere spoedopties, hogere snelheid) of een alternatief transporttype worden geëvalueerd.

Belangrijke ontwerpparameters die verder gaan dan capaciteit: wat bepaalt nog meer de keuze voor een schroeftransporteur?

Capaciteit is het uitgangspunt, maar een volledige specificatie van een schroeftransporteur moet ook rekening houden met de volgende parameters:

Trogtype – U-goot versus buisvormig: De U-vormige open trog is de standaardconfiguratie voor de meeste toepassingen voor de behandeling van bulkmateriaal. Hiermee kan het materiaalniveau visueel worden gecontroleerd, is de toegang eenvoudig voor reiniging en onderhoud, en is er plaats voor meerdere inlaat- en uitlaatpunten over de hele lengte. De buisvormige (omsloten buis) configuratie wordt gebruikt waar het materiaal moet worden beschermd tegen blootstelling aan de atmosfeer (vocht, zuurstof, vervuiling), waar de transportband druk of een licht vacuüm moet verwerken, of waar het materiaal gevaarlijk is en insluiting vereist is. Afvoerschroeftransporteurs voor stofopvangsystemen zijn vaak buisvormig om stof op te vangen.

Variatie van de schroefspoed - standaard, kort, half: Standaardsteek (P = D) is de meest voorkomende en is geschikt voor de meeste vrij stromende en matig samenhangende materialen op horizontale en licht hellende transportbanden. Korte spoed (P = 0,67D) zorgt voor een betere transportactie voor hellende toepassingen en kleverige materialen, omdat het de neiging van het materiaal om terug te glijden vermindert. Halve spoed (P = 0,5D) wordt gebruikt voor zeer kleverige, stroperige materialen en voor verticale transporttoepassingen waarbij de standaard spoed overmatige materiaalterugstroming zou veroorzaken.

Dikte en materiaal van de vlucht (blad): Het spiraalvormige blad (blad) moet dik genoeg zijn om niet door te buigen of te vermoeien onder de gecombineerde koppel- en materiaaldrukbelastingen over de volledige lengte van de transportband. Standaard koolstofstalen meenemers zijn geschikt voor niet-schurende materialen bij omgevingstemperaturen. Voor schurende materialen zijn geharde of slijtplaatstalen meenemers nodig om een ​​aanvaardbare levensduur te bereiken. Roestvrijstalen meenemers zijn vereist voor voedselveilige, farmaceutische en corrosieve chemische toepassingen. Het correct specificeren van het vluchtmateriaal voor het getransporteerde product en de omgeving bepaalt het onderhoudsinterval en de vervangingskosten gedurende de levensduur van de transportband.

Transportlengte en tussenhangers: Lange schroeftransporteurs - doorgaans die met een tussenafstand van meer dan 4 à 5 meter tussen de eindlagers - hebben tussenlagers nodig om de schroefas te ondersteunen tegen doorbuiging onder zijn eigen gewicht en de materiaalbelasting. Ophanglagers zijn een cruciaal onderhoudspunt omdat ze zich binnen het materiaalstroompad bevinden en niet effectief kunnen worden afgedicht; ze worden periodiek gesmeerd en vervangen als ze slijten. Het minimaliseren van het aantal tussenhangers door een meer conservatieve asdiameter voor de lengte te kiezen, of door een lange transportband in meerdere kortere secties te segmenteren, kan de onderhoudsvereisten bij schuurtoepassingen aanzienlijk verminderen.

Veelgestelde vragen

Wat is de maximale lengte voor een enkele schroeftransporteur?

Er is geen absolute maximale lengte, maar er bestaan ​​praktische grenzen op basis van de torsiesterkte van de schroefas en het aantal tussenlagers dat kan worden geplaatst. Voor standaard industriële schroeftransporteurs zijn enkele secties tot 12–15 meter gebruikelijk; daarnaast kan het aandrijfkoppel dat nodig is om de volledig belaste schroef over de totale lengte te draaien het praktische koppel voor de asmaat overschrijden, en wordt het aantal tussenhangers onderhoudsintensief. Lange transporttrajecten worden doorgaans beter bediend door meerdere transportsecties in serie, elk met een eigen aandrijving, dan door een enkele ultralange transportband die een te grote as en veel tussenlagers vereist.

Hoe sluit ik een schroeftransporteur aan op een zakfilterstofafscheider?

Stofafscheiders met zakfilters – met name pulsjetzakfiltersystemen – verzamelen gefilterd stof in een trechter aan de onderkant van de stofafscheider. De schroeftransporteur wordt doorgaans direct onder de afvoeruitlaat van de trechter geïnstalleerd om het opgehoopte stof continu te verwijderen en naar een verzamelbak, big bag-station of verder verwerkingspunt te transporteren. De verbinding tussen de uitlaat van de trechter en de inlaat van de schroeftransporteur moet stofdicht zijn: een flensverbinding met een afdichtende pakking en, in veel installaties, een roterende klep (luchtsluis) tussen de trechter en de schroef om te voorkomen dat er lucht in de onder druk staande of onderdruk staande stofafscheiderbehuizing lekt. De schroeftransporteur moet worden gedimensioneerd voor het stoftype (fijn poeder, doorgaans φ = 0,30–0,35), de maximaal verwachte stofophopingsnelheid en eventuele hellingshoek als het verzamelpunt zich niet op hetzelfde niveau bevindt als de afvoer van de transportband.

Welke materialen kunnen niet door een schroeftransporteur worden verwerkt?

Schroeftransporteurs zijn niet geschikt voor zeer vezelige materialen die zich rond de schroefas wikkelen (lange vezels, touwtjes, vodden), grote klompmaterialen die ongeveer een derde van de schroefdiameter in hun grootste afmeting overschrijden, zeer schurende materialen met hoge capaciteiten waarbij alternatieve transportbanden een langere levensduur kunnen bereiken (bandtransporteurs voor langeafstandstransport met schuurmiddelen), en materialen met temperatuurgevoeligheidsproblemen als de schroefwrijving een onaanvaardbare temperatuurstijging zou veroorzaken. Voor materialen die buiten het geschikte bereik van een standaard schroeftransporteur vallen, moeten alternatieven zoals bandtransporteurs, emmerliften, pneumatisch transport of sleepkettingtransporteurs worden geëvalueerd op basis van materiaaleigenschappen, doorvoer en afstand.

Industriële schroeftransporteurs van ZhongXing Environmental Protection Machinery

ZhongXing Environmental Protection Machinery Co., Ltd. , Tianmu Lake Industrial Park, Liyang, Jiangsu, produceert industriële schroeftransporteurs voor de behandeling van bulkpoeder en korrelig materiaal, inclusief stofafvoerservice onder stofafscheiders met zakfilters, verwerking van cement en mineralen, en algemeen transport van bulkmateriaal. Schroeftransporteurs zijn verkrijgbaar in standaarddiameters van 150 mm tot 630 mm, in U-goot- en buisconfiguraties, in koolstofstalen en roestvrijstalen constructies voor voedselveilige en corrosieve toepassingen. ISO9001:2015 en CE-gecertificeerd. Schroeftransporteurs zijn afzonderlijk verkrijgbaar of als onderdeel van geïntegreerde stofopvangsystemen met zakkenfilters en centrifugaalventilatoren.

Neem contact met ons op met uw materiaaltype, stortdichtheid, vereiste capaciteit, transportbandlengte en helling om een ​​ontwerpadvies en offerte te ontvangen.

Gerelateerde producten: Schroef transportband | Zakfilter Stofafscheider | Centrifugale ventilator | EENxial Fan