VDI 2330 Blatt 4-2015 Screw conveyors for bulk materials - Design of steeply inclined screw conveyors.pdf

1、ICS 53.040.10 VDI-RICHTLINIEN Mai 2015 May 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Schneckenfrderer fr Schttgut Auslegung von stark geneigten Schneckenfrderern Screw conveyors for bulk materials Design of steeply inclined screw conveyors VDI 2330 Blatt 4 / Part 4 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English

2、 Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Technische Logistik VDI-Handbuch Technische Log

3、istik, Band 4: Schttgut-Frdertechnik Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:06.13 Entwurf,deutschFormeredition:06/13Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalt

4、en / AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 3 3 Formelzeichen . 3 4 Ablauf der Auslegung . 3 5 Bestimmung der Geometrie- und Betriebsparameter 5 5.1 Bestimmung des Volumenstr

5、oms 5 5.2 Auswahl der Baugre . 5 5.3 Vorauswahl der Schneckendrehzahl 6 5.4 Berechnung des Fllungsgrads 6 5.5 berprfung der Frdergeschwindigkeit . 7 6 Berechnung des Leistungsbedarfs zur Frderung 8 6.1 Leistungsbeiwert 8 6.2 Leistungsbedarf 8 Anhang Anwendungsbeispiel . 10 Schrifttum 12 Preliminary

6、note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Symbols . 3 4 Design procedure . 3 5 Determining dimensional and operating parameters 5 5.1 Determining the volumetric throughput . 5 5.2 Selecting the conveyor dimensions 5 5.3 Preselecting the screw speed 6 5.4 Computing the filling

7、degree . 6 5.5 Verification of conveyance speed 7 6 Computing the power requirement required for conveyance . 8 6.1 Power coefficient . 8 6.2 Power requirement . 8 Annex Application example 10 Bibliography 12 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2015-05 2 VDI 2330 Blatt 4 / P

8、art 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung un

9、d der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitu

10、ng dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2330. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the

11、 standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the

12、licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/2330. Einleitung Die Anwendung der

13、 Richtlinie ermglicht eine sachgerechte und einheitliche Auslegung von stark geneigt (Neigungswinkel zur Horizontalen grer 20 bis kleiner 90) betriebenen Schneckenfrde-rern. Mit der Auslegung lassen sich eine zur An-wendung passende Baugre eines stark geneigten Schneckenfrderers sowie der zur Frderu

14、ng er-forderliche Leistungsbedarf, gem dem aktuellen Stand der Forschung, ermitteln. Introduction The application of this standard facilitates a proper and consistent design of screw conveyors that are operated at a steep inclination (inclinations above 20 and below 90). The described designs help t

15、o determine conveyor dimensions that are appropri-ate for the respective application and to determine the necessary drive input power for the conveyance task, according to the state of the art. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie findet Anwendung fr kontinuier-lich, stark geneigt (ab 20 bis kleiner

16、 90 Nei-gungswinkel zur Horizontalen) frdernde Schne-ckenfrderer mit Vollblattschnecken, gem Richt-linie VDI 2330 Blatt 1, die gleichmig und konti-nuierlich beschickt werden. Sie ermglicht die Berechnung fr den Zustand einer quasistationren Frderung flieender Schttgter. Sie gilt nicht fr Sonderbaufo

17、rmen oder besondere Einsatzflle, wie Anfahrvorgnge, von Schnecken-frderern. Im Besonderen gilt sie nicht fr Abzugsschnecken, Dosierschnecken, horizontal bis leicht geneigte Schneckenfrderer (Neigungswinkel zur Horizontalen bis 20) oder vertikale Schneckenfrderer. Fr solche Anwendungsflle sind besond

18、ere Be-rechnungsgrundstze zu beachten. 1 Scope This standard refers and applies to continuous-operating, steeply inclined (above 20 to below 90 from horizontal) screw conveyors with full-blade screws according to the standard VDI 2330 Part 1 with a uniform and continuous material input. It enables c

19、alculation in case of quasi-stationary con-veyance of flowing bulk materials. It does not apply to special designs or special ap-plications of screw conveyors, such as start-up operation. In particular, it does not apply to discharge screws, metering screws, horizontal or slightly inclined screw con

20、veyors (up to 20 from horizontal), or vertical screw conveyors. Those applications have separate calculation prin-ciples. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2015-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 2330 Blatt 4 / Part 4 3 2 Normative V

21、erweise Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: DIN 15261-2:1986-02 Stetigfrderer; Schnecken-frderer; Schneckenblatt VDI 2330 Blatt 1:2013-09 Schneckenfrderer fr Schttgut; Allgemeine Beschreibung 2 Normative references The following referenced document

22、s are indispen-sable for the application of this standard: DIN 15261-2:1986-02 Continuous mechanical handling equipment for loose bulk materials; Screw conveyors; Helical screw blade VDI 2330 Part 1:2013-09 Screw conveyors for bulk materials; General characterisation 3 Formelzeichen In dieser Richtl

23、inie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung Einheit D Schneckendurchmesser m d Schneckenwellendurchmesser m g Fallbeschleunigung m/s2H Frderhhe m L Frderlnge m m Massenstrom kg/s n Schneckendrehzahl s1PFLeistungsbedarf Schneckenwelle W PHubHubleistung

24、 W PReibGesamtreibleistung W S Schneckenganghhe m VVolumenstrom m3/s vaxaxiale Frdergeschwindigkeit m/s Schneckenneigung Leistungsbeiwert iinnerer Reibwert des Frderguts SReibwert gegen Schnecken-frderer Schttdichte des Frderguts kg/m3 Fllungsgrad max maximaler Fllungsgrad 3 Symbols The following sy

25、mbols are used throughout this standard: Symbol Designation Unit D screw diameter m d screw shaft diameter m g gravitation acceleration m/s2H conveying height m L conveying distance m m mass throughput kg/s n screw rotation speed s1PFpower requirement at screw shaft W PHublifting power W PReibtotal

26、friction loss W S screw pitch m Vvolumetric throughput m3/s vaxaxial conveyance speed m/s screw inclination power coefficient iinternal coefficient of friction of conveyed material Scoefficient of friction between material and conveyor bulk density kg/m3 filling degree max maximum filling degree 4 A

27、blauf der Auslegung Der Ablauf der Auslegung lsst sich in zwei Teile gliedern. Zunchst werden die Geometrie- und Betriebsparameter bestimmt, anschlieend erfolgt die Berechnung des ntigen Leistungsbedarfs. Zu Beginn wird nach der Bestimmung des Volu-menstroms eine mgliche Frdererbaugre mit Schneckend

28、urchmesser, Schneckenwellendurch-messer und Schneckenganghhe ausgewhlt. An-schlieend muss eine sinnvolle Schneckendrehzahl fr die Frderung vorausgewhlt werden. Aufbau-end auf diesen nun feststehenden Parameter wird der Fllungsgrad des Frderers berechnet. Liegt 4 Design procedure The design steps can

29、 be divided in two phases. The first is to determine the dimensional and operating parameters and the second to compute the neces-sary power input. First, the volumetric throughput and determines a possible conveyor size that gives the values for screw diameter, screw shaft diameter and screw pitch

30、is to be determined. Then, a practical screw rotation speed must be preselected for the convey-ance task. From these parameters, the conveyor filling degree can then be computed. If the filling degree is not within a useful operating range, the B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8BD9NormCD -

31、Stand 2015-05 4 VDI 2330 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 dieser nicht in einem sinnvollen Betriebsbereich mssen in einem iterativen Prozess die Frderer-baugre und die Schneckendrehzahl verndert und der Fllungsgrad neu berechnet werden. Ab-sch

32、lieend muss berprft werden, ob die Frder-geschwindigkeit in einem sinnvollen Bereich (sie-he Abschnitt 5.5) liegt. Ist das nicht der Fall ms-sen Frdererbaugre und Schneckendrehzahl wieder iterativ angepasst werden, bis auch diese Bedingung erfllt ist. Nach der Bestimmung der Geometrie- und Be-triebs

33、parameter folgt die Berechnung des zur L-sung der Frderaufgabe bentigten Leistungsbe-darfs. Dazu wird zunchst der Leistungsbeiwert als fiktiver Reibungsbeiwert, der den Betriebszustand des Frderers abbildet, berechnet. Abschlieend kann der ntige Leistungsbedarf aus den vorhan-denen Parametern berech

34、net werden. Der Ablauf der Auslegung eines stark geneigten Schneckenfrderers ist schematisch in Bild 1 dargestellt. conveyor size and screw speed in an iterative pro-cess, each time recalculating the filling degree must be adapted. Finally, it must be checked whether the conveyance speed is within a

35、 practical range (see Section 5.5). If not, another iterative process is necessary for adapting the conveyor size and screw speed until this requirement is also met. After having defined the dimensional and operat-ing parameters, the next calculation is that of the power requirement needed for the c

36、onveyance task. For this, first the power coefficient as a ficti-tious friction coefficient reflecting the operation status of the conveyor is to be determined. The given parameters finally allow to compute the nec-essary power requirement. Figure 1 shows a diagram of the design process for a steepl

37、y inclined screw conveyor. Bild 1. Schematische Darstellung des Auslegungsprozesses Figure 1. Schematic diagram of the design process Bestimmung der Geometrie- und Betriebsparameter Berechnung des Leistungsbedarfs zur FrderungBestimmung des Volumenstroms (Abschnitt 5.1)Vorauswahl der Schneckendrehza

38、hl(Abschnitt 5.3)Berechnung des Fllungsgrads (Abschnitt 5.4)berprfung der Frdergeschwindig-keit (Abschnitt 5.5)Berechnung des Leistungsbeiwerts (Abschnitt 6.1)Berechnung des Leistungsbedarfs (Abschnitt 6.2)Auswahl der Baugre(Abschnitt 5.2)determining geometrical and operating parameters computing th

39、e power requirement for conveyance determining the volumetric troughput (Section 5.1)preselect the screw speed(Section 5.3)compute the filling degree (Section 5.4)check the conveyance speed (Section 5.5)compute the power coefficient (Section 6.1)compute the power requirement (Section 6.2)select the

40、screw dimensions(Section 5.2)B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2015-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 2330 Blatt 4 / Part 4 5 5 Bestimmung der Geometrie- und Betriebsparameter Im Folgenden wird das Vorgehen zur Bestimmung der Geomet

41、rie- und Betriebsparameter (gem Bild 1) beschrieben. 5.1 Bestimmung des Volumenstroms Ausgangsgre fr die Auslegung ist der zu fr-dernde Volumenstrom. Der Volumenstrom Vkann aus dem geforderten Massenstrom m und der Schttdichte mit mV=(1) ermittelt werden. Die Schttdichte ist im lockeren, unverdichte

42、ten Zustand zu bestimmen. 5.2 Auswahl der Baugre Bei der Wahl des Schneckendurchmessers D und des Schneckenwellendurchmessers d kann auf die in DIN 15261-2 festgelegten Gren zurckgegrif-fen werden. Von der Gre der empfohlenen Schneckenganghhen kann abgewichen werden. Es sollte eine Schneckenganghhe

43、S gewhlt wer-den, die ein Verhltnis von Schneckenganghhe zu Schneckendurchmesser erzeugt von 0,5 .1,0SD= (2) Dabei ist zu beachten, dass Frderer mit greren Schneckenganghhe-Schneckendurchmesser-Ver-hltnissen einen geringeren spezifischen Leistungs-bedarf aufweisen, whrend Frderer mit kleineren Schne

44、ckenganghhe-Schneckendurchmesser-Ver-hltnissen den Frderprozess untersttzen. Zur Untersttzung bei der Auswahl des Schne-ckendurchmessers sind in Bild 2 den festgelegten 5 Determining dimensional and operating parameters In the following, the procedure for determining the dimensional and operating pa

45、rameters is described, as outlined in Figure 1. 5.1 Determining the volumetric throughput The intended volumetric throughput is the base val-ue for dimensioning. The volumetric throughput Vcan be computed from the mass throughput m and the bulk density as mV=(1) Bulk density of the material is to be

46、 determined in a loose, unconsolidated state. 5.2 Selecting the conveyor dimensions The screw diameter D and the screw shaft diameter d can be selected from the list of values defined in DIN 15261-2. Deviations from the recommended pitch values are allowed. A screw pitch S should be chosen that resu

47、lts in a pitch-to-diameter ratio of 0,5 .1,0SD= (2) Note in this context that conveyors with a higher pitch-to-diameter ratio have a lower specific input power, whereas conveyors with a lower pitch-to-diameter ratio can support the conveying process. Figure 2 supports the selection of the screw di-a

48、meter by indicating possible volumetric through- Bild 2. Zuordnung von Schneckendurchmessern zu mglichen Volumenstrmen / Figure 2. Correlation between screw diameters and possible volumetric throughputs 0,0010,0050,0500,500Volumenstrom in m3/s /volumetric throughput, in m3/sSchneckendurchmesser in m

49、 /screw diameter, in m0,100 0,125 0,160 0,200 0,250 0,315 0,400 0,500 0,630 0,800 1,000 1,250mgliche Volumenstrme /possible volumetric throughputsB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2015-05 6 VDI 2330 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf