AT516468A1

AT516468A1 - Förderspirale

Info

Publication number: AT516468A1
Application number: ATA50821/2014A
Authority: AT
Original assignee: Röchling Leripa Papertech Gmbh & Co Kg
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2016-05-15
Also published as: WO2016074009A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Förderspirale (1), welche durch einen spiralförmigen Kunststoffkörper (2) gebildet ist, welcher ein spiralförmiges Versteifungselement (3) aus steiferem Material aufweist.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Förderspirale aus Kunststoff mit einem Kern aus steiferem Material.

Eine Förderspirale wird beispielsweise auch als Spiralförderschnecke oder wellen-, seelen- bzw. achsenlose Förderschnecke und gelegentlich auch als Wendelförderer bezeichnet.

Ein Schneckenförderer bzw. eine Förderschnecke hingegen ist eine Spirale bzw. Wendel, welche sich um eine Seele, Achse bzw. Welle windet und mit dieser fest verbunden ist.

Die US 3280963 A zeigt einen Schneckenförderer aus Kunststoff, wobei hier die Wendel und die Welle getrennt voneinander hergestellt werden, sodass die Steigung der Wendel an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden kann. Dazu ist die Welle mit einer Rille versehen, welche sich mit der gewünschten Steigung um die Welle windet. Für die Wendel wird ein Kunststoffrohr spiralförmig eingeschnitten und geführt durch die Rille über die Wendel gezogen. Um die Wendel in der gestreckten Position zu fixieren, wird die Wendel zumindest an beiden Enden mit der Welle verbunden, beispielsweise verschraubt oder verschweißt. Nachteilig ist, dass nach diesem Prinzip keine seelenlose Förderschnecke herstellbar ist, da die Kunststoffwendel ohne die Welle ihre gestreckte Form nicht behält.

Nach dem Stand der Technik ist es ferner bekannt

Kunststoffförderschnecken, also Förderschnecken mit Seele aus einem Rundmaterial durch Zerspanung zu fertigen, mit dem

Nachteil des hohen Materialverlusts und der langen

Bearbeitungszeit, oder Förderschnecken zur Gänze in einer

Gussform zu fertigen, mit dem Nachteil der komplexen und somit teuren Gussform, womit dieses Verfahren nur für einheitliche Förderschnecken in hoher Stückzahl angewandt werden kann.

Nach dem Stand der Technik ist es auch bekannt

Kunststoffförderschnecken aus kurzen Segmenten herzustellen, welche verbindbar insbesondere zusammensteckbar sind. Solche segmentierte Förderschnecken nach diesem Prinzip sind beispielsweise in der US 5099985 A und der US 3705644 A gezeigt. Die Segmente weisen dabei eine hohle Seele auf, sodass diese auf einen Metallstab aufgeschoben werden können. Da bei einer Förderschnecke die Kräfte hauptsächlich von der Seele, in diesem Fall vom Metallstab übertragen werden, werden die KunststoffSegmente wenig belastet. Ein seelenlosen KunststoffSchnecke also einer Förderspirale wird hingegen stark mit Zug- und Druckkräften belastet, was insbesondere bei nur an einem Ende gelagerten Förderspiralen aus Kunststoff zu Kriecheffekten führen würde, welche dazu führen würden, dass die Förderspirale im Betrieb eine unerwünschte Formänderung insbesondere eine bleibende Längenänderung erfährt.

Die DE 102009045983 Al zeigt eine Förderspirale die aus Kunststoff hergestellt ist, wobei diese aus vielen kraft- bzw. formschlüssig verbundenen Segmenten besteht. Nachteilig ist, dass die Segmente in einer Negativform hergestellt werden, sodass für jeden Außen- oder Innendurchmesser, Steigung, Blattstärke und Blattneigung eine eigene Negativform hergestellt werden muss. Zudem müssen die Segmente eine hohe Blattstärke aufweisen, um die Verbindungselemente zwischen den Segmenten unterbringen zu können und die Förderspirale mit ausreichender Steifigkeit auszustatten, um der Beanspruchung stand halten zu können, selbst wenn diese aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Weiters ergibt sich der Nachteil, dass der Kunststoff selbst relativ steif ausgeführt werden muss, was eine Einschränkung bei der Materialwahl bedeutet.

Einfach in der Herstellung bzw. bei der Verbindung von Segmenten sind Förderspiralen aus Metall insbesondere Stahl, welche aufgrund der ausreichenden Steifigkeit und Formstabilität am Markt vorherrschen. Dabei sind starre Förderspiralen bekannt, deren Dreh- bzw. Längsachse eine Gerade ist, sowie flexible Förderspiralen bekannt, deren Dreh- bzw. Längsachse einen gebogenen Verlauf haben kann. Nachteilig an Metall- bzw.

Stahlförderspiralen sind die mangelhafte chemische

Beständigkeit, und der hohe Verschleiß, welcher eine sehr hohe Oberflächenhärte erfordert.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Förderspirale aus Kunststoff zu schaffen, welche Belastungen besser Stand hält, einfacher aufgebaut und in der Verwendung flexibler ist als die aus der DE 102009045983 Al bekannte Förderspirale aus KunststoffSegmenten. Für das Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, die Förderspirale aus einem KunstStoffkörper zu bilden, in welchem ein Versteifungselement aus steiferem, formbeständigerem Material eingebettet ist.

Der wesentliche Vorteil liegt darin, dass der KunstStoffkörper der Förderspirale einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann, bzw. aus einem beliebigen Kunststoff gebildet sein kann, da die mechanische Stabilität durch das Versteifungselement verbessert, beziehungsweise durch Dimensionierung und Materialwahl des Versteifungselements bzw. vorgebbar ist.

Vorteilhaft daran ist - die Gewichtsersparnis gegenüber Metall- bzw.

Stahlförderspiralen, von bis zu 50%, - chemische Beständigkeit, bzw. keine Korrosion, - bessere Gleit- und Verschleißeigenschaften, - geringere Geräuschentwicklung, - schmutzabweisende Oberfläche, - schonenderer Transport des Materials, aufgrund der geringeren Oberflächenhärte der Fördererspirale.

Besonders bevorzugt ist das Versteifungselement aus einem plastisch verformbaren Material gebildet, dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Steigung der Förderspirale durch „in die Länge ziehen" in einem gewissen Bereich eingestellt werden kann. Die Steigung der Förderspirale kann dabei vorteilhaft zirka im Bereich des 0,5 bis 1,5-fachen des

Durchmessers der Förderspirale variiert werden. Beispielsweise wird die Förderspirale zunächst mit einer Steigung kleiner oder gleich des 0,5-fachen des Durchmessers gefertigt und nachfolgend in die gewünschte Länge bzw. bis zur gewünschten Steigung durch Ausüben einer Kraft verformt, wobei die Förderspirale nach Wegnahme der Kraft die gewünschte Länge behält.

Das Versteifungselement kann aus einem beliebigen steifen Material, insbesondere aus Metall beispielsweise Stahl, einem steifen Kunststoff beispielsweise einem faserverstärkten

Kunststoff oder einem Duroplast, bestehen. Besteht das

Versteifungsmaterial nicht aus Metall kann so ein metallloser Schneckenförderer hergestellt werden, welcher erfindungsgemäß in Kombination mit einem Metalldetektor vorteilhaft anwendbar ist.

Der Kunststoffkörper kann aus einem beliebigen Kunststoff, beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Elastomer, bestehen.

Bevorzugt besteht der Kunststoffkörper aus einem verschleißfesten insbesondere hochverschleißfesten Kunststoff.

Die gegenständliche Förderspirale ist mit einem nahezu beliebigen Durchmesser herstellbar, wobei auch Förderspiralen mit einem Durchmesser von 1-2 Meter denkbar sind. Die Länge der Förderspirale ist ebenso in einer beliebigen Länge herstellbar, wobei zur Herstellung sehr langer Förderspiralen auch mehrere kürzere Förderspiralen miteinander verbunden werden können.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1: zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Förderspirale.

Fig. 2: zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Förderspirale mit Darstellung der nicht-sichtbaren Kanten.

Fig. 3: zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Förderspirale in einem Rohr.

Fig. 4: zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße biegeflexible Förderspirale in einem gebogenen Rohr.

Fig. 5: zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Förderspirale, welcher mit einer Welle versehen ist in einem Rohr.

Fig. 6: zeigt den Querschnitt einer beispielhaften erfindungsgemäßen Förderspirale mit Bürsteneinsatz.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine beispielhafte erfindungsgemäße Förderspirale 1 gezeigt, wobei Fig. 2 lediglich zur Verdeutlichung dient, dass sich das Versteifungselement 3 bevorzugt über die gesamte Länge des KunstStoffkörpers 2 der Förderspirale 1 erstreckt.

Die dargestellte Förderspirale 1 kann beispielweise einen Durchmesser von ca. 20 cm, eine Steigung von ca. 10 cm und eine Länge von ca. 40 cm aufweisen. Die Blatthöhe beträgt beispielsweise ca. 6 cm und der Innendurchmesser ca. 8 cm.

Die Blattstärke des KunstStoffköpers 2 beträgt beispielsweise ca. 20 mm, die Stärke des Versteifungselements 3 beträgt beispielsweise ca. 5 mm. Die Blatthöhe des Versteifungselements 3 beträgt beispielsweise ca. 20 mm. Die Querschnittsfläche des Blatts der Förderspirale 1 beträgt beispielsweise ca. 1200 mm2, wobei die Querschnittsfläche des KunstStoffköpers 2 ca. 1100 mm2 und die Querschnittsfläche des Versteifungselements 3 ca. 100 mm2 beträgt. Dies ist eine rein beispielhafte Dimensionierung. Aufgrund des einfachen Aufbaus kann die erfindungsgemäße Förderspirale 1 jedoch in nahezu jeder beliebigen Dimensionierung vorliegen und ist dadurch und durch die Vielzahl an verwendbaren Materialien mit einem sehr breiten Eigenschaftenspektrum herstellbar.

Der Anteil der Querschnittsfläche des KunstStoffköpers 2 am Blatt der Förderspirale 1 ist bevorzugt höher als jener des Versteifungselements 3, bevorzugt zumindest doppelt so hoch, besonders bevorzugt zumindest viermal oder insbesondere zumindest achtmal so hoch.

Das Versteifungselement 3 ist aus einem Material gebildet, das ein hohes Elastizitätsmodul (E-Modul) aufweist. Wenn das Versteifungselement 3 beispielsweise aus Stahl besteht, weist es ein E-Modul von ca. 200.000 N/mm2 auf. Das Versteifungselement 3 kann auch aus einem Duroplast bestehen, welche typischerweise ein E-Modul von 15.000 - 25.000 N/mm2 aufweisen. Besteht das

Versteifungselement 3 aus faserverstärktem Kunststoff kann ein quasi-isotropes E-Modul von ca. 20.000 - 85.000 N/mm2 erreicht werden, das unidirektionale E-Modul von faserverstärkten Kunststoffen kann beispielsweise auch bis zu 240.000 N/mm2 betragen. Das Versteifungselement 3 weist bevorzugt ein E-Modul von zumindest 2.000 N/mm2 auf.

Das Material des KunstStoffkörpers 2 weist ein geringeres E-Modul als das Versteifungselement 3 auf, beispielsweise kann als Material ultrahochmolekulares Polyethylen gewählt werden, welches ein E-Modul von bis zu ca. 1000 N/mm2 aufweist, typischerweise ca. 800 N/mm2. Der KunstStoffkörper 2 weist bevorzugt ein E-Modul von unter 10.000 N/mm2 auf.

Das Material des KunstStoffkörpers 2 weist dabei Eigenschaften auf, welche gegenüber dem Material des Versteifungselements 3 zur Herstellung einer Förderspirale 1 deutlich vorteilhaft sind, insbesondere bessere Verschleiß und Gleiteigenschaften, keine Wasseraufnahme bzw. Quellen, keine Korrosion, gute Witterungsund UV-Beständigkeit, Tieftemperaturbeständigkeit, kein Aneisen im Gefrierbereich, schmutzabweisend, lärmdämmend und aufgrund der geringeren Härte, bzw. des geringeren E-Moduls schonend zum transportierten Material. Durch die verbesserten

Gleiteigenschaften und das geringere Gewicht wird gegenüber den zurzeit eingesetzten Stahl-Förderspiralen eine Energieersparnis erreicht mit einer von bis zu -25% geringeren Stromaufnahme. Zudem wird die Lebensdauer der Förderspirale erhöht.

Der Kunststoff des KunstStoffkörpers 2 ist beispielsweise ein Thermoplast wie Polyethylen (PE) insbesondere UHMW-PE, Polyamid (PA), Polyacetal (POM), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyetherketon (PEEK), oder ein Elastomer wie Gummi oder Hartgummi.

Der Kunststoffkörper 2 und das Versteifungselement 3 weisen beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt auf. Vorteilhaft kann der Kunst stof fkörper 2 jede beliebige, also auch eine vom Versteifungselement 3 unabhängige Querschnittsform aufweisen. Der Kunststoffkörper 2 oder das Versteifungselement 3 kann beispielsweise auch rund, oval, trapezförmig, parallelogrammförmig oder auch dreieckig, bzw. vieleckig sein.

Das Versteifungselement 3 ist bevorzugt beabstandet zu allen Seitenflächen des Kunststoffkörpers 2 in diesen eingebettet, wobei der Abstand zur äußeren Mantelfläche 2.1 des Kunststoffkörpers 2 bevorzugt größer ist als jener zur Inneren Mantelfläche 2.2 des Kunststoffkörpers 2. Dadurch ist das Material des Versteifungselements 3 gegen chemische Einflüsse und Verschleiß geschützt, wobei das Versteifungselement 3 auch bei erheblichem Verschleiß des Kunststoffkörpers 2 nicht freigelegt wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist die Förderspirale 1 beispielsweise in einem Rohr 4 oder einem Trog angebracht, zur Ausbildung eines Spiralförderers. Das Rohr 4 bzw. der Trog ist dabei in der Regel vollständig mit dem zu fördernden Material gefüllt. Der Spiralförderer kann bei Verwendung eines Rohres in einem beliebigen Winkel von horizontal bis senkrecht fördern.

Wie in Fig. 4 gezeigt kann die Förderspirale 1 auch in einem Rohr 4, welches einen gebogenen Verlauf aufweist, angebracht sein. In diesem Fall ist die Förderspirale 1 eine flexible Förderspirale, die so dünnwandig dimensioniert ist, dass diese sich verbiegen und so den Bögen des Rohres 4 folgen kann. Eine solche biegeflexible Förderspirale 1 in gewichtsparender Kunststoffausführung ist besonders vorteilhaft, da die bisher herstellbaren biegeflexiblen Spiralen allesamt aus Metall gefertigt sind.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann die erfindungsgemäße Förderspirale 1 auch über eine Welle 5 geschoben werden. Dabei kann die Förderspirale 1 um die Welle 5 rotieren oder mit der Welle 5 verbunden, insbesondere verschraubt oder verklebt bzw. verschweißt sein. Die erfindungsgemäße Förderspirale 1 kann daher auch als Wendel eines Schneckenförderers Verwendung finden, mit dem Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, dass die erfindungsgemäße KunstStoffwendel für sich ein formstabiler Körper ist, somit auch ohne Welle 5 verwendet werden kann, bzw. die erfindungsgemäße KunstStoffwendel mechanisch robuster ist als bekannte KunstStoffwendein. Besonders vorteilhaft kann die Welle 5 bei einem Förderer wahlweise in die Förderspirale 1 eingeschoben werden, um so abhängig vom jeweiligen zu transportierenden Gut die Funktionsweise eines Schneckenförderers oder eines Spiralförderers verwenden zu können, wobei es für die Funktion des Schneckenförderers unerheblich ist, ob die Förderspirale 1 mit der Welle 5 oder um die Welle 5 rotiert.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann im Kunst Stoff körper 2 ein Einsatz vorgesehen sein, welcher die äußere Mantelfläche 2.1 oder einen Teilbereich dieser bildet. Dieser Einsatz ist wie dargestellt beispielsweise eine Bürste 2.3. Eine Bürste 2.3 ist beispielsweise beim Transport von feinen pulverförmigen Materialien vorteilhaft, da diese durch die Bürste 2.3 von der inneren Mantelfläche des Rohrs 4 abgestreift werden. Der Einsatz kann beispielsweise mit dem KunstStoffkörper 2 verschraubt, verklebt oder verschweißt sein und kann auch zur Gänze die äußere Mantelfläche 2.1 bilden.

Ein Ende der Förderspirale 1 wird mit dem Rotor eines Motors verbunden, wobei der Rotor des Motors bevorzugt über ein geeignetes Anschlussstück formschlüssig mit dem Versteifungselement 3 verbunden, insbesondere verschraubt wird, sodass das Drehmoment des Motor direkt auf das Versteifungselement 3 übertragen wird. Das zweite Ende der Förderspirale 1 weist in der Regel kein spezielles Lager auf, sodass die Förderspirale 1 mit der äußeren Mantelfläche 2.1 des Kunststoffkörpers 2 im Rohr 4, bzw. im Trog aufliegt.

Lange Förderspiralen 1 können aus mehreren kürzeren Förderspiralen 1 zusammengesetzt sein. Dabei werden die Versteifungselemente 3 zweier aufeinanderfolgender Förderspiralen 1 bevorzugt form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden, sodass das Drehmoment durch die Versteifungselemente 3 übertragen wird. Die Kunststoffkörper 2 können miteinander verschweißt sein.

Bevorzugt ist eine lange Förderspirale 1 aus mehreren Kunststoffkörpern 2 zusammengesetzt, weist aber nur ein durchgehendes Versteifungselement 3 auf, welches durch alle Kunststoffkörper 2 verläuft. Die Kunststoffkörper 2 können wiederum untereinander verschweißt sein.

Die erfindungsgemäße Förderspirale kann vorteilhaft verwendet werden zur Förderung von feuchten Massen, viskosen Materialien, Produkten unterschiedlicher Größe, sich wölbenden Produkten, faserigen Materialien, halbflüssigen Stoffen und Produkten, die unter hygienischen Bedingungen verarbeitet werden müssen. Die erfindungsgemäße Förderspirale ist insbesondere Vorteilhaft, wenn empfindliche Materialien und Produkte gefördert werden, oder wenn Medien gefördert werden, die aggressiv gegenüber Metallen sind.

Claims

Ansprüche 1. Förderspirale (1), dadurch gekennzeichnet, dass diese durch einen spiralförmigen KunstStoffkörper (2) gebildet ist, welcher ein spiralförmiges Versteifungselement (3) aus steiferem Material aufweist.
2. Förderspirale (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (3) beabstandet zu allen Mantelflächen des KunstStoffkörpers (2) in diesem eingebettet ist.
3. Förderspirale (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Kunststoffkörpers (2) größer, als die Querschnittsfläche des Versteifungselement (3) ist, bevorzugt zumindest doppelt so groß ist.
4. Förderspirale (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper (2) ein E-Modul von unter 10.000 N/mm2 aufweist und das Versteifungselement (3) ein höheres E-Modul, zumindest jedoch ein E-Modul von über 2.000 N/mm2 aufweist.
5. Förderspirale (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (3) aus Metall, insbesondere Stahl oder einem Kunststoff insbesondere einem Duroplast oder einem faserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
6. Förderspirale (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper (2) ein Thermoplast oder Elastomer ist.
7. Förderspirale (1) nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper (2) und das Versteifungselement (3) zumindest eine Windung aufweisen, vorzugsweise zumindest zwei Windungen aufweisen.
8. Förderspirale (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Längsrichtung aus mehrere Kunststoffkörpern (2) besteht, deren Versteifungselemente (3) form- oder stoffschlüssig verbunden sind.
9. Förderspirale (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Längsrichtung aus mehrere Kunststoffkörpern (2) besteht, die ein gemeinsames Versteifungselement (3) aufweisen.
10. Förderspirale (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie biegeflexibel ist.