バルク材料を計量するためのスクリューフィーダー設計

2018年2月20日

スクリューフィーダは、何千ものマテリアルハンドリング用途で使用されており、制御された供給速度でバルク材料を計量するように設計されています。 標準的なスクリューコンベアは通常、別のコンベアによって供給され、排出される材料の量は入口に導入される量に正比例します。 対照的に、スクリューフィーダーの入口は常に 100% またはフラッドロードされており、通常はホッパー、ビン、サイロなどの保管装置に直接取り付けられています。 スクリューフィーダーから排出される材料の量は、設計パラメータによって完全に制御されます。

ホッパーは通常、底部が傾斜しており、貯蔵容量が限られている正方形または長方形の形状です。 ビンはホッパーに非常に似ていますが、より大きな保管容量を備えています。 サイロは、円錐形またはマスフロー底部を備えた円筒形で、大きな貯蔵容量を備えています。

スクリューフィーダーの入口には洪水負荷がかかるため、希望する供給速度または排出速度はスクリューの設計に直接影響します。 スクリューフィーダーの吐出量は速度制御とスクリューピッチ設計により正確に決定できます。 可変速ドライブを使用すると、計量精度が向上し、幅広い送り速度を提供できます。 ピッチ制御もスクリューフィーダーの設計において重要な考慮事項です。

ネジ供給装置の基本設計スクリューは、回転するたびにバルク材料を 1 つのフライトから次のフライトに移動するように設計されています。 したがって、スクリューの負荷が 100% で、各フライトの容量が同じ場合、新しい材料は排出側の反対側にある、保管装置の下の最初のフライトにのみ導入できます。 したがって、均一な外径と一定のピッチでスクリュー フィーダーを設計することはお勧めできません。バルク材料が最初に入口開口部の後部からスクリューを満たし、ラホールや材料の停滞が生じ、スクリュー フィーダー上でバルク材料が架橋する可能性があるためです。 図 1 は、均一な外径と一定のピッチを備えたスクリュー フィーダーの不適切な設計を示しています。 入口の全長にわたってバルク材料を均等に引き込むには、スクリューがスクリューフィーダーの排出に向かって進むにつれて、各フライトの利用可能な容積が増加する必要があります。 効果的かつ効率的なシステムには、可変ピッチ、テーパー外径 (OD)、または質量流量スクリューの設計が必要です。 図 2 は、適切に設計されたネジ フィーダーを示しています。

スクリューフィーダーの種類ネジフィーダーには 3 つの基本的なタイプがあります。

可変ピッチまたは段階的ピッチ スクリューフィーダーの排出に向けてスクリューが進むにつれて、スクリューのピッチは短いものから長いものまで変化します。 可変ピッチでは、各ピッチの長さが入口セクションで増加し、ホッパーからのバルク材料の追加に利用できる体積が増加します。 ステップピッチでは、飛行ピッチが段階的に変化します。 図 3 を参照してください。たとえば、階段状ピッチのスクリュー フィーダーは、入口セクションで 2 フィートの 1/3 ピッチ、次に 2 フィートの 2/3 ピッチを持つ場合があります。

テーパー状の外径スクリューの外径は入口開口部の後部からシュラウドに向かってテーパー状になっており、ホッパーからのバルク材料の追加に利用できる体積が増えています。 図 4 を参照してください。

マスフローマスフロー設計は、Jenike & Johanson によって開発され、可変ピッチとテーパー内径を組み合わせたものです。 テーパーコーンは、スクリューの中心パイプ上で、入口開口部の後部から入口開口部のほぼ中心まで配置されています。 ショートピッチのフライトがコーンに取り付けられており、ホッパーからのバルク材料の追加に利用可能な容積を作り出します。 次に、コーンの終端から吐出まで続くスクリューに可変ピッチが追加されます。 図 5 を参照してください。

スクリューフィーダーは、さまざまなサイズ、長さ、構成、および構造材料で入手できます。 内部ハンガー ベアリングの使用は推奨されていないため、ほとんどのネジ フィーダーの長さは 20 フィート未満です。 ネジ フィーダーは、1 つ、2 つ、または実質的に任意の数のネジで構成できます。 複数のネジを備えたネジ フィーダーは、活底ネジ フィーダーとみなされます。 図 6 は、二軸ライブボトムフィーダーを示しています。

一般的なスクリュー フィーダーは、図 7 に示す次のコンポーネントで構成されています。

ａ． スクリューブ。 トラフク。 退院しました。 シュラウド。 トラフ端f。 ドライブユニット。 インレス。 カバーフィーダーシュラウドスクリューフィーダーには、入口を越えたバルク材料の浸水を防ぐために、入口開口部から少なくとも 2 ピッチ先までシュラウドを装備する必要があります。 シュラウドは、標準的な U トラフを管状ハウジングに変換する湾曲したカバーで、バルク材料がスクリューを越えて浸水するのを防ぎます。 拡張シュラウド、管状ハウジング、またはショートピッチフライトは、非常に自由流動性のバルク材料を計量する際の正確な送り速度制御に利用できます。

スクリューフィーダーの容量と速度シュラウドに入る最後のスクリューフライトのピッチは、スクリューフィーダーの送り速度を決定し、制御ピッチと呼ばれます。 コントロール ピッチは通常、フル ピッチよりも小さくなります。 制御ピッチの容量は、RPM あたりの立方フィート/時間で計算されます。 スクリューフィーダーの速度は、スクリューフィーダーの最大容量（cu ft/hr）を制御ピッチの容量（RPM あたり cu ft/hr）で割ることによって求めることができます。 ほとんどのスクリューフィーダーの速度は、標準のスクリューコンベアの速度よりも低速です。 たとえば、重工業用途では、スクリューフィーダーは通常 20 RPM 未満の速度で動作します。 低い動作速度でより多くのトルクが生成されるため、始動時にスクリューフィーダーが失速することはありません。

スクリューフィーダーの馬力要件スクリューフィーダーの馬力とトルクの要件は、同等のスクリューコンベアよりもはるかに高くなります。 スクリューフィーダーは、注入口にフラッド負荷がかかり、注入口部分にバルク材料のヘッド負荷重量が加わった状態で始動する必要があります。 バルク材料は、ホッパー、ビン、サイロ内で圧力がかかると固まる傾向があります。 バルク材料の密度が増加するにつれて、馬力とトルクの要件も増加します。 始動時の馬力とトルクは、通常の動作条件の 2.5 倍に達する可能性があります。 適切なスクリューフィーダーの設計については、コンベヤ機器製造業者協会 (CEMA) の会員であるメーカーに相談することをお勧めします。

考慮すべき要素スクリューフィーダーを設計する際には、次のようないくつかの要素を考慮する必要があります。

1. 保管および計量されるバルク材料の流量特性2. 保管状態と計量状態の両方におけるバルク材料の密度3. プロセスの最大および最小送り速度4. スクリーン分析によるバルク材料サイズ5. スクリューフィーダー入口開口部の幅と長さ6． スクリューフィーダー全長7． ホッパー、ビン、またはサイロ内のバルク材料の高さ

その他のタイプのネジ供給装置

多径スクリューフィーダー/コンベヤ多径スクリューフィーダー/コンベヤは、延長コンベアを備えたスクリューフィーダーで構成されています。 より小さな直径のスクリューフィーダーは、ホッパー、ビン、またはサイロの下に配置され、フラッドロードされます。 スクリューフィーダーはバルク材料を計量して、より大きな直径の延長コンベアに送ります。 バルク材料が延長コンベアに到達すると、トラフ負荷が減少し、バルク材料は排出口まで搬送されます。 トラフ荷重が 45% 未満である限り、ハンガー ベアリングを延長コンベアに使用できます。 図 8 は、典型的なフィーダ/コンベヤを示しています。

ライブボトムスクリューフィーダーライブボトムスクリューフィーダーは、大きな排出開口部を備えた大型サイロ、ビン、ホッパーで使用するように設計されています。 ライブボトムスクリューフィーダーは、複数のフィーダースクリューを連携して使用して「ライブボトム」を作成し、ブリッジングを防ぎます。 バルク材料は計量され、入口開口部の全幅と長さから均等に引き出されます。 ライブボトムスクリューフィーダーは、簡単にパックしたりブリッジしたりする傾向のあるバルク材料に使用されます。 図 9 は 4 軸ライブボトムフィーダーを示しています。

傾斜スクリュー フィーダー傾斜スクリュー フィーダーは、ホッパー、ビン、またはサイロからバルク材料を計量して上昇させ、水平スクリュー フィーダーと同じ機能を実行します。 ただし、傾斜スクリューフィーダーを設計する場合は特別な注意が必要です。 図 10 は、典型的な傾斜スクリューフィーダーを示しています。 傾斜スクリューフィーダーの設計を成功させるには、バルク材料の流れ特性を知ることが非常に重要です。 バルク材料の安息角と流動性により、スクリューフィーダーの設計と最大傾斜角が決まります。 適切な設計を確立する前に、すべての傾斜スクリューフィーダーでバルク材料のテストが必要です。 ほとんどの CEMA 認定スクリュー コンベヤ メーカーはバルク材料の試験設備を備えており、適切な傾斜スクリュー フィーダーの設計を決定する前にバルク材料をテストできます。

スクリューフィーダーは、ほとんどのバルクマテリアルハンドリング作業に不可欠です。 スクリューフィーダーの適切な設計により、バルク材料の処理を確実に成功させることができます。

PE のビル メッケ氏は、米国最大のスクリュー コンベア メーカーの 1 つである KWS Manufacturing Company, Ltd の社長兼オーナーです。バルク マテリアル ハンドリングで 25 年以上の経験があります。 詳細については、www.kwsmfg.com をご覧ください。

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