Maßgeschneiderte Wendelförderer

Dipl.-Ing. Michael Missalla

Die Schwingförderung bietet neben dem Vorteil guter Reinigungszugänglichkeit auch die Möglichkeit der Integration weiterer Aufgabenstellungen wie Kühlung, Trocknung, Inertisierung, Siebung und Entwässerung von hochwertigen Schüttgütern. Insbesondere der Senkrechtförderung auf Vibrationswendelförderern kommt in der Verfahrenstechnik eine wachsende Bedeutung zu, da sich große Austausch- und Reaktionsflächen auf relativ geringen Standflächen realisieren lassen. Das Produkt wird bei diesem Verfahren schonend auf die vorgegebene Förderhöhe gebracht, wobei einige kritische Schüttgüter auf anderem Weg nur schwer handhabbar sind.

Aufgrund ihrer guten Reinigungsmöglichkeiten und der hochwertigen Werkstoffe werden Wendelförderer in der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt. Häufig ist zusätzlich eine Kühlung integriert. Maßgeblichen Einfluss auf die Dimensionierung der benötigten Wärmetauscherfläche hat neben der spezifischen Wärmekapazität und der zu erreichenden Temperaturdifferenz des Produktes der mögliche Wärmetransport. Dieser setzt sich aus dem Wärmetransport in der Produktschicht und zwischen Schicht und Wärmeaustauscher zusammen. Wärmeverluste an die Umgebung sind beim Kühlen erwünscht, müssen jedoch auch jahreszeitabhängig in Betracht gezogen werden. So werden Wendelförderer in Kombination mit Siebmaschinen unter anderem in der Kunststoffgranulat-Produktion eingesetzt. Hierbei dient der Wendelförderer neben dem Transport zur Verpackungsmaschine hauptsächlich der Kühlung des Kunststoffgranulates auf Verpackungstemperatur (Abb. 1). Bei einigen Schüttgütern ist eine Kühlung durch Kühlböden aufgrund von Anbackungen aber nicht möglich. Hier wird auf Kühlung mit Luft oder spezielle prozessspezifische Gase zurückgegriffen.

Die Doppelböden lassen sich auch mit Heizmedien wie Thermoöl oder Dampf befüllen und zur Erwärmung der Produkte einsetzen. Neben der Standardform gibt es weitere Sonderlösungen für die Ausführung von Wärmetauscherböden, die sich unter anderem nach der Wasserqualität, den Durchflussmengen und den Prozessbedingungen richten (Abb. 2).

Zur Bestimmung der Wärmedurchgangszahl werden Versuche auf Technikumsmaschinen gefahren, die ein Scale-up auf die Großanlage ermöglichen. Die Versuche werden entsprechend den notwendigen Prozessbedingungen vor Ort oder direkt beim Hersteller durchgeführt.

Wendelförderer lassen sich von der Umgebung isoliert aufstellen, wobei von staubdichten bis zu gasdichten und von stationären bis mitschwingenden Förderern möglich ist. Typische Beispiele für die geförderten Schüttgüter sind neben Kunststoffgranulaten, Kautschukgranulate, chemische und pharmazeutische Vor- und Zwischenprodukte, Metallsalze, Metalllegierungen, Glasgemenge, Katalysatoren, Schleifmittel und Asche. Die Schüttguteigenschaften erstrecken sich von abrasiven bis zu hochkorrosiven Schüttgütern. Die Aufstellorte variieren vom Kaltraum bis hin zu Produktbeschickungstemperaturen von mehreren hundert Grad.

Die Vielseitigkeit des Wendelförderers macht es möglich, eine maßgeschneiderte Maschine herzustellen, die auf die spezifischen Anforderungen hinsichtlich Produkt, Kapazität, Kühlleistung, Feuchte, Reaktionsführung und Förderhöhe zugeschnitten ist. Neben den verfahrenstechnischen Anforderungen müssen bei der konstruktiven Auslegung der Maschine vor allem die Torsionsfestigkeit und Biegesteifigkeit des Wendelturms beachtet werden. Die zwei Unwuchtmotoren, die den Wendelförderer antreiben, lassen sich sowohl unten als auch oben montieren. Zum Überwinden von größeren Förderhöhen werden einfach mehrere Wendelförderer übereinander aufgestellt. Hierbei ist auch eine Umkehr der Förderrichtung möglich. Die Auslegung der Motoren erfolgt nach den im Vorversuch ermittelten erforderlichen Schwingungsdaten. Die für den Förderprozess notwendige Fliehkraft der Motoren wird rechnerisch über die Masse und das Trägheitsmoment des Wendelförderers ermittelt.

Vor kurzem wurde mit einem Anwender ein spezieller Kühlwendelförderer mit einer Wärmetauscherfläche von etwa 25 m² und einer Förderhöhe von rund 4,5 m bei einer Gesamthöhe von ca. 6 m realisiert (Abb. 3). Der Kühlwendelförderer ist Teil einer kompletten Fördereranlage, die Laufflächen des Wendelförderers sind elektrolytisch poliert. Das per Hand zu öffnende Schallschutzgehäuse bietet eine merkliche Reduktion des Schallsummenpegels. Der Wendelförderer mit elektrolytisch polierter Oberfläche eignet sich vorrangig für hochwertige und empfindliche Schüttgüter. Um die Oberfläche elektrolytisch polieren zu können, wird das Werkstück anodisch geschaltet und eine Kathode in einen definierten Abstand zum Werkstück gebracht, wobei die Kathode der Werkstückform angepasst ist (Abb. 4).

Die Laufflächen des Wendelförderers lassen sich auch mit anderen Materialien beschichten. Die Auswahl der Werkstoffe erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Schüttguteigenschaften. Er muss jedoch hinsichtlich der dynamischen Belastung geprüft sein. Auf diese Weise lassen sich die Oberflächen verfeinern oder aufrauen. Schleißauskleidung und Gummierung sind ebenfalls möglich.

Um das Schüttgut vor der Umgebung zu schützen, kann die Ausführung des Förderquerschnitts auch rohrförmig erfolgen. Mehrbahnige Förderprofile zur gleichzeitigen Förderung von verschiedenen Schüttgütern auf einem Wendelförderer lassen sich als Sonderbauform herstellen. Liegen die Wendelböden innerhalb des Wendelturms, ist eine Förderung unter Vakuum möglich. Aufgrund der Vielfalt der Produkte und deren Eigenschaften erfolgt die Auslegung der Wendelförderer grundsätzlich projektbezogen, wobei auf standardisierte Komponenten zurückgegriffen wird.

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