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Mechanische Förderung von Schüttgütern

Materialhandhabungsausrüstung: Bandförderer, Schneckenförderer, Flexible Schneckenförderer, Schwingförderer, Becherförderer / -elevatoren, aeromechanische Förderer

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Seitenzusammenfassung
1. Definition der mechanischen Förderung
2. Schneckenförderer
3. Schwingförderer
4. Aeromechanische Förderer
5. Bandförderer
6. Becherförderer

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1. Definition der mechanischen Förderung

Was ist ein mechanischer Förderer?

Die mechanische Förderung steht im direkten Gegensatz zur pneumatischen Förderung in Industrien, die Schüttgüter wie Pulver, Pellets oder Granulate handhaben. Während die pneumatische Förderung keine beweglichen Teile zur Materialförderung verwendet, sondern nur Luft, erfordert die mechanische Förderung eine Materialhandhabungsausrüstung, die die Feststoffe entlang des Transportwegs bewegt.

Es gibt viele Arten von mechanischen Förderern, die alle dieselbe Funktion erfüllen – nämlich Material von Punkt A zu Punkt B zu transportieren –, jedoch basieren die Konstruktionsprinzipien auf völlig unterschiedlichen Ansätzen. Dadurch ist jede Förderart mehr oder weniger für bestimmte Industrien geeignet.

Beispielsweise sind Schneckenförderer in der Lebensmittelindustrie über kurze Distanzen für Dosierzwecke oft die erste Wahl, während Becher- oder Bandförderer in der Getreideindustrie oder im Bergbau deutlich häufiger eingesetzt werden.

Ein Überblick über die verschiedenen Konstruktionen der mechanischen Förderung ist in der folgenden Tabelle dargestellt, um den Leser bei der Auswahl der richtigen Technologie für seine Anwendung zu unterstützen.

Materialhandhabungsausrüstung	Kapazität	Förderstrecke	Auswirkung auf empfindliche Materialien	Verstopfungsneigung bei Materialien	Materialrückhaltung	Eindämmung (Containment)
Schneckenförderer	Hoch (0–450 m³/h)	Kurz	Stark	Gut geeignet		Gut
Schwingrohrförderer	Hoch	Kurz	Gering	Nicht geeignet	Fast keine Rückhaltung	Gut
Aeromechanische Förderer	Gering	Mittel	Mittel	Kann Probleme verursachen		Gut
Bandförderer	Sehr hoch	Sehr lang	Gering	Gut geeignet		Kein Containment
Becherförderer	Sehr hoch	Kurz (vertikal)	Stark	Kann Probleme verursachen		Sehr schwierig

Die Webseite bietet wichtige Konstruktionsaspekte der in der Industrie verwendeten mechanischen Förderer.

2. Schneckenförderer

Merkmale von Schneckenförderern

Schneckenförderer verwenden eine Förderschnecke, auch als archimedische Schraube bekannt, um Materialien zu bewegen. Es gibt 2 Haupttypen von Schneckenförderern:

• Rohrschneckenförderer: Die Förderschnecke befindet sich innerhalb eines Rohrs, sodass der Zugang zur Schnecke nur durch Herausziehen aus dem Rohr möglich ist.
• Trogschneckenförderer: Die Schnecke befindet sich am Boden einer Wanne, sodass die Wannenabdeckungen geöffnet und die Schnecke zugänglich gemacht werden können.

Eine typische Konstruktion eines Schneckenförderers ist nachstehend dargestellt:

Abbildung 1: Prinzipskizze eines Schneckenförderers und wichtige Komponenten

Kapazität von Schneckenförderern

• Bis zu 400–500 m³/h, abhängig von Schneckendrehzahl, Durchmesser, Schneckenflügeldesign und Neigung.³/h, abhängig von Schneckengeschwindigkeit, Durchmesser, Schneckenflügeldesign und Neigung.

Durchmesser

• 100–600 mm

Förderstrecke

• Grundsätzlich bis zu 10 m, jedoch werden kürzere Strecken empfohlen, insbesondere für Industrien, die empfindlich gegenüber Fremdkörpern sind und/oder Reinigung erfordern. Für diese Industrien werden 1–2 m empfohlen. Bei Längen > 2 m ist – falls die Schnecke inspiziert werden muss – die Trogbauweise vorzuziehen (es ist jedoch auf die Sicherheit beim Zugang zu achten).
• In einigen Fällen kann die Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter Schnecken in Betracht gezogen werden, um längere Strecken zu erreichen. Bei einer solchen Konstruktion ist jedoch Vorsicht geboten, da sie eine spezifische Steuerung erfordert und der Zugang/Wartung nicht einfach ist.
• Zu beachten ist, dass Rohr- und Trogschneckenförderer in einigen Fällen geneigt werden können (maximal 40°, aber eine solche Konfiguration sollte mit Vorsicht eingesetzt werden, da sie starke Auswirkungen auf die Leistung und Zugänglichkeit der Schnecke hat).

Leistung

• 1–10 kW für Standardanwendungen, bis zu 20 kW für spezielle Anwendungen. Schnecken können mit Direktantrieben oder Riemen-/Kettenantrieben ausgestattet werden.
• Für Dosierzwecke kann der Schneckenantrieb mit einem Frequenzumrichter ausgerüstet werden.

Spezielle Konstruktionen

• Für die Lebensmittelindustrie sind besonders reinigungsoptimierte Konstruktionen erhältlich: leicht zu öffnende Abdeckungen und einfache Demontage der Förderschnecke.
• Es ist möglich, Schnecken mit 2 Auslässen auszustatten. Die Antriebssteuerung kann umgekehrt werden, um in die eine oder andere Richtung zu fördern.
• Bei Schnecken, die zur Materialentnahme aus einem Silo verwendet werden, ist es möglich, am Anfang der Schnecke eine unterschiedliche Steigung vorzusehen, um eine gleichmäßige und zuverlässige Produktaufnahme zu gewährleisten.

Sicherheit

• Schneckenförderer sind rotierende Anlagen, daher ist es entscheidend, jeden Zugang zur Schneckenwendel während des Betriebs zu verhindern. Dies kann durch Verriegelung des Ein- und Auslasses der Schnecke mit Verbindungen erreicht werden, die Werkzeug zum Öffnen erfordern. Zusätzlich müssen Schalter an allen schnell öffnenden Zugängen, wie z. B. Trogräumen oder abnehmbaren Abdeckungen, angebracht werden, sodass die Stromversorgung der Schnecke unterbrochen wird, sobald einer dieser Zugänge geöffnet wird.
• Schneckenförderer sind anfällig für Staubexplosionsrisiken, daher muss die Konstruktion so ausgelegt sein, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Schneckenspitze unter 1 m/s liegt und die Lager mit Druckluft geschützt sind. Die elektrische Ausrüstung in der Umgebung muss zudem für staubexplosionsgefährdete Bereiche zugelassen sein, und die maximale Motortemperatur muss niedriger als die **MIT** (Minimale Zündtemperatur der Staubwolke) und **SIT** (Selbstentzündungstemperatur) der Materialien sein.

Flexible Schneckenförderer

Neben Rohr- und Trogschneckenförderern gibt es eine dritte Bauart: flexible Schneckenförderer. Diese Förderer verfügen über eine spezielle, flexible und wellenlose Schneckenwendel aus Stahl, die sich in einem Kunststoffrohr dreht.

Diese Bauweise wird eingesetzt, um sich an spezifische Platzverhältnisse anzupassen, bei denen eine starre Schnecke nicht passen würde. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass der Vorteil der Flexibilität bei der Installation mit einigen Nachteilen einhergeht:

• Praktisch nicht möglich, die Schnecke zu inspizieren oder zu reinigen
• Risiko von Fremdkörpern, da die Schnecke gelegentlich gegen das Rohr reibt
• Mögliche starke mechanische Beanspruchung des Förderguts, da die Schnecke schnell rotieren muss, um das Material zu transportieren
• Da die Schnecke sich durch das Produkt zentriert, darf sie nicht leer laufen, da sonst das Rohr beschädigt wird.

3. Vibrationsförderer (Rohrvibration)

Schwingförderer Merkmale

Schwingförderer nutzen einen Schwingmotor, um Materialien zu bewegen. Es gibt zwei Haupttypen von Schwingförderern:

• Rohrschwingförderer: Das Produkt befindet sich innerhalb eines Rohrs
• Schwingrinnen: Das Produkt wird auf einer flachen Rinne gefördert

Abbildung 2: Typische Ausführung eines Schwingförderers

Förderkapazität von Schwingförderern

• Bis zu 20 m³³/h, abhängig von Durchmesser, Motor und Neigung.

Durchmesser

• 80–400 mm

Förderstrecke

• Grundsätzlich bis zu 5–6 m.
• In einigen Fällen können mehrere Förderer in Reihe geschaltet werden, um längere Strecken zu überbrücken. Allerdings ist bei einer solchen Auslegung Vorsicht geboten, da sie eine spezielle Steuerung erfordert und Wartung sowie Zugang erschwert sind.
• Schwingförderer können eine leichte Neigung von max. 5° aufwärts und 10° abwärts aufweisen.

Antrieb

• Schwingförderer können mit elektromechanischen Antrieben (Magnetvibratoren) ausgestattet werden, die sich besonders für präzises Dosieren eignen,
• oder mit Unwucht-Elektromotoren, die besser für hohe Förderkapazitäten geeignet sind.

Spezielle Ausführungen

• Sehr kleine Schwingförderer (typischerweise Schwingrinnen) können für präzises Dosieren eingesetzt werden, z. B. bei **Loss-In-Weight-Feedern**.

Sicherheit

• Schwingförderer sind aus arbeitsschutztechnischer Sicht vergleichsweise sicher, da sie keine rotierenden Bauteile aufweisen (außer dem Antrieb, der jedoch gekapselt ist).
• Die elektrische Ausrüstung in der Nähe von Schwingförderern muss ebenfalls für staubexplosionsgefährdete Bereiche zugelassen sein, und die maximale Motortemperatur muss niedriger als die MIT und SIT der Materialien sein.

4. Aeromechanische Förderer

Merkmale aeromechanischer Förderer

Aeromechanische Förderer, auch Kettenschleppförderer genannt, ähneln auf den ersten Blick pneumatischen Fördersystemen: Man erkennt ein Förderrohr mit flexibler Führung von Punkt A zu Punkt B. Das Förderprinzip ist jedoch grundlegend anders: Aeromechanische Förderer nutzen Scheiben, die durch Ketten oder Seile verbunden sind, um innerhalb des Rohrs Taschen zu bilden und das Material durch das Förderrohr zu ziehen. Tatsächlich sind zwei Rohre erforderlich: eines für den Materialtransport und ein zweites für die Rückführung der leeren Scheiben zum Aufnahmepunkt.

Abbildung 3 – Funktionsprinzip aeromechanischer Förderer

Förderkapazität aeromechanischer Förderer

• Bis zu 40 m³³/h, abhängig von Durchmesser und Motor

Durchmesser

• 80–250 mm

Förderstrecke

• Grundsätzlich bis zu 50 m.
• Bis zu 10 m aufwärts

Antrieb

• Ketten- oder Riementriebe

Konstruktionsbesonderheiten

• Aeromechanische Förderer eignen sich besonders für empfindliche Granulate, die während des Transports nicht beschädigt werden dürfen.
• Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Scheiben mit der Zeit verschleißen, was je nach Branche ein mehr oder weniger kritisches Fremdkörperrisiko darstellt.

Sicherheit

• Aeromechanische Förderer verfügen über bewegte Teile, daher müssen Ein- und Auslass abgesichert sein, um zu verhindern, dass Bediener ihre Hände zwischen Ketten, Seile oder Scheiben einklemmen.
• Die Förderscheiben bestehen in der Regel aus Kunststoff und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von < 1 m/s, wodurch Funkenbildung vermieden wird. Die elektrische Ausrüstung in der Nähe aeromechanischer Förderer muss für staubexplosionsgefährdete Bereiche zugelassen sein, und die maximale Motortemperatur muss niedriger als die **MIT** und **SIT** der Materialien sein.

5. Gurtförderer

Merkmale von Gurtförderern

Gurtförderer nutzen ein Gummiband zum Transport von Schüttgütern. Sie können flach oder geneigt ausgelegt sein.

Förderkapazität von Gurtförderern

• Die Kapazität hängt von der Bandgeschwindigkeit, der Breite und der Schichthöhe des transportierten Materials ab.
• Max. 2–3 m/s

Abmessungen

• Bis zu 1–1,5 m Breite

Förderstrecke

• Variabel, kann in Branchen wie dem Bergbau sehr lang sein. Mehrere Förderer können in Reihe geschaltet werden.

Antrieb

• 6 kW für eine Sektion von 6 m

Konstruktionsbesonderheiten

• Gurtförderer, insbesondere solche mit hoher Geschwindigkeit, beanspruchen das Band stark. Daher sollten spezielle Instrumentierungen wie Geschwindigkeitsregler und Ausrichtsensoren vorgesehen werden.
• Die Gurtsannung muss stets korrekt sein, daher muss ein Spannsystem in die Konstruktion integriert werden.

Sicherheit

• Die Anlage muss hinsichtlich Staubexplosionsrisiko analysiert werden, insbesondere bei schnell laufenden Bändern.
• Die elektrische Ausrüstung in der Nähe von Gurtförderern muss für staubexplosionsgefährdete Bereiche zugelassen sein, und die maximale Motortemperatur muss niedriger als die **MIT** und **SIT** der Materialien sein.

6. Becherwerke

Becherwerke Merkmale

Becherwerke werden insbesondere in Schwerindustrien eingesetzt: Bergbau, Zementwerke, Kraftwerke oder in der Getreideverarbeitung. Sie ermöglichen den vertikalen Transport großer Materialmengen, die anderweitig nicht förderbar wären.

Förderkapazität von Becherwerken

• Bis zu 200 m³/h, abhängig von Größe und Geschwindigkeit der Becher

Größe

• Becher mit einer Breite von bis zu 0,5 m

Förderstrecke

• Förderung erfolgt immer aufwärts, bis zu 50 m

Antrieb

• Ketten- oder Direktantriebe

Konstruktionsspezifika

• Die Becher sind auf einem Gummiförderband montiert.

Sicherheit

• Becherwerke waren in der Vergangenheit Ursache mehrerer Explosionen, daher ist eine umfassende **Staubexplosionsgefahrenanalyse** für jede Anlage durchzuführen. Falls Explosionen nicht verhindert werden können, bieten die meisten Hersteller nun Explosionsentlastungsklappen an.
• Elektrische Ausrüstung in der Nähe von Becherwerken muss für explosionsgefährdete Staubbereiche zugelassen sein, und die maximale Motortemperatur muss niedriger als die **MIT (Minimum Ignition Temperature)** und **SIT (Smoldering Ignition Temperature)** der Materialien sein.