VDI 2330 Blatt 2-2013 Screw conveyors for bulk materials - Design of horizontal and lightly inclined screw conveyors.pdf

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1、ICS 53.040.10 VDI-RICHTLINIEN September 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Schneckenfrderer fr Schttgut Auslegung von horizontalen und leicht geneigten Schneckenfrderern Screw conveyors for bulk materials Design of horizontal and lightly inclined screw conveyors VDI 2330 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch

2、/englisch Issue German/English 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 Logist

3、ik VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 4: Schttgut-Frdertechnik Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:12.11 Entwurf,deutschFormeredition:12/11Draft,in German onlyZu beziehen durch / Available atBeuth Verlag GmbH,10

4、772 BerlinAlle Rechte vorbehalten / AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2013Inhalt 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、4 5.1 Bestimmung des Volumenstroms 4 5.2 Festlegung des Fllungsgrads 4 5.3 Festlegung der Frderergeometrie . 5 5.4 Berechnung der Schneckendrehzahl 6 6 Berechnung der Antriebsleistung . 6 6.1 Antriebsleistung . 6 6.2 Horizontaler Schttgutbeiwert . 7 6.3 Geschwindigkeitsbeiwert . 8 6.4 Neigungsbeiwer

6、t 8 7 Anwendungsbeispiel 9 Schrifttum 11 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Symbols . 3 4 Design procedure . 3 5 Determining dimensional and operating parameters 4 5.1 Determining the volumetric throughput 4 5.2 Defining the filling degree . 4 5.3 Defining t

7、he conveyor dimensions 5 5.4 Computing the screw speed . 6 6 Computing the drive power . 6 6.1 Drive power . 6 6.2 Horizontal conveyance material coefficient 7 6.3 Speed coefficient . 8 6.4 Inclination coefficient 8 7 Application example . 9 Bibliography 11 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF

8、87D9NormCD - Stand 2013-09 2 VDI 2330 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks

9、, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt s

10、ind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-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 acc

11、ordance with the requirements and rec-ommendations of the 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 witho

12、ut infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). 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

13、 internet at www.vdi.de/2330. Einleitung Diese Richtlinie ermglicht eine sachgerechte und einheitliche Auslegung von horizontal bis leicht geneigt (Neigungswinkel zur Horizontalen bis 20) betriebenen Schneckenfrderern. Mit der Auslegung lassen sich eine zur Anwendung passende Baugr-e eines horizonta

14、len bis leicht geneigten Schne-ckenfrderers sowie die zur Frderung erforderli-che Antriebsleistung, gem dem aktuellen Stand der Forschung 1; 2, ermitteln. Zustzlicher Leis-tungsbedarf fr den Betrieb des leeren Schnecken-frderers oder beim Anfahren wird dabei nicht bercksichtigt. Introduction This st

15、andard facilitates a proper and consistent design of screw conveyors that are operated hori-zontally or with a slight (up to 20) inclination. Design means here to find conveyor dimensions that are appropriate for the respective application and determine the necessary drive input power for the convey

16、ance task, according to the state of the art 1; 2. Additional power capacities necessary for empty operation or at start-up will not be con-sidered. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie findet Anwendung fr kontinuier-lich, horizontal bis leicht geneigt (bis 20 Nei-gungswinkel zur Horizontalen) frder

17、nde Schne-ckenfrderer, die gleichmig und kontinuierlich beschickt werden. Sie gilt nicht fr Sonderbauformen oder besondere Einsatzflle von Schneckenfrderern. Im Besonde-ren gilt sie nicht fr: Abzugsschnecken Dosierschnecken stark geneigte Frderschnecken (Neigungs-winkel zur Horizontalen grer 20) ver

18、tikale Frderschnecken Fr solche Anwendungsflle sind besondere Be-rechnungsgrundstze zu beachten. 1 Scope This standard refers and applies to continuous-operated, horizontal or slightly inclined (up to 20 from horizontal) screw conveyors with a uniform and continuous material input. It does not apply

19、 to special designs or special ap-plications of screw conveyors. In particular, it does not apply to discharge screws metering screws strongly inclined screw conveyors (inclinations above 20 from horizontal) vertical screw conveyors Those applications have separate calculation prin-ciples. B55EB1B3E

20、14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 2330 Blatt 2 / Part 2 3 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 2330 Blatt 1:2013-09 Schneckenfrde

21、rer fr Schttgut; Allgemeine Beschreibung 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this standard: VDI 2330 Part 1:2013-09 Screw conveyors for bulk materials; General characterisation 3 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend a

22、ufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Benennung Einheit D Schneckendurchmesser m g Fallbeschleunigung m/s2H Frderhhe m m Massenstrom kg/s VVolumenstrom m3/s L Frderlnge m n Schneckendrehzahl s1PAAntriebsleistung W PHubHubleistung W PReibGesamtreibleistung W S Schneckenganghhe m Schneck

23、enneigung DINVerschiebewiderstandsbeiwert nach DIN 15262 hhorizontaler Verschiebewider-standsbeiwert nGeschwindigkeitsbeiwert S,hhorizontaler Schttgutbeiwert Neigungsbeiwert Schttdichte des Frderguts kg/m3 Fllungsgrad maxmaximaler Fllungsgrad 3 Symbols The following symbols are used throughout this

24、standard: Symbol Term Unit D screw diameter m g gravitation acceleration m/s2H conveying height m m mass throughput kg/s Vvolumetric throughput m3/s L conveying distance m n screws rotational speed s1PAdrive power W PHublifting power W PReibtotal friction loss W S screw pitch m screw inclination DIN

25、displacement resistance coeffi-cient according to DIN 15262 hhorizontal displacement resis-tance coefficient nspeed coefficient S,hhorizontal conveyed material coefficient inclination coefficient bulk density kg/m3 filling degree maxmaximum filling degree 4 Ablauf der Auslegung Der Ablauf der Ausleg

26、ung lsst sich in zwei Teile gliedern. Zuerst werden die Geometrie- und Be-triebsparameter bestimmt, anschlieend erfolgt die Berechnung der ntigen Antriebsleistung. Zunchst wird nach der Bestimmung des Volumen-stroms ein sinnvoller Fllungsgrad fr die Frde-rung ausgewhlt. Danach wird eine mgliche Frde

27、-rerbaugre mit Schneckendurchmesser und Schne-ckenganghhe festgelegt. Aufgrund dieser nun fest-stehenden Parameter wird die Schneckendrehzahl des Frderers errechnet. Liegt die Schneckendreh-4 Design procedure The design steps can be divided in two phases. The first is to determine the dimensional an

28、d operating parameters and the second to compute the neces-sary drive power. First, one determines the volumetric throughput and chooses an appropriate filling degree for the conveyance task. Then, one determines a possible conveyor size with the values for screw diameter and screw pitch. From these

29、 parameters, one can then compute the conveyors screw speed. If the screw speed is not within a useful operating range, B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09 4 VDI 2330 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 zahl nicht

30、 in einem sinnvollen Betriebsbereich, muss in einem iterativen Prozess die Frdererbaugre verndert und die Schneckendrehzahl neu berechnet werden. Nach der Bestimmung der Geometrie- und Be-triebsparameter folgt die Berechnung der Antriebs-leistung. Dazu werden zunchst verschiedene Bei-werte (Schttgut

31、beiwert, Neigungsbeiwert, Ge-schwindigkeitsbeiwert), die den Betriebszustand des Frderers abbilden, berechnet. Abschlieend kann die ntige Antriebsleistung aus den vorhan-denen Parametern berechnet werden. Der Ablauf der Auslegung eines horizontalen bis leicht geneigten Schneckenfrderers ist schema-t

32、isch in Bild 1 dargestellt. one adapts the conveyor size values in an iterative process, each time recalculating the screw speed.After having defined the dimensional and operating parameters, the next calculation is that of drive power. For this, one first determines several coeffi-cients (material

33、coefficient, inclination coefficient, speed coefficient) reflecting the operation status of the conveyor. The given parameters finally allow to compute the necessary drive power. Figure 1 shows a diagram of the design process for a horizontal or slightly inclined screw con-veyor. 5 Bestimmung der Ge

34、ometrie- und Betriebsparameter Im Folgenden wird das durch wissenschaftliche Arbeiten 1 entstandene Vorgehen zur Bestim-mung der Geometrie- und Betriebsparameter (ge-m Bild 1) beschrieben. 5.1 Bestimmung des Volumenstroms Ausgangsgre fr die Auslegung ist der zu fr-dernde Volumenstrom V. Der Volumens

35、trom Vkann aus dem geforderten Massenstrom m und der Schttdichte mit mV=(1) ermittelt werden. Die Schttdichte ist im lockeren, unverdichteten Zustand zu bestimmen. 5.2 Festlegung des Fllungsgrads Die Wahl des Fllungsgrads ist von den Rei-bungs- und Gleiteigenschaften des Schttguts, der eventuellen Z

36、wischenlager, der Schneckengangh-he sowie der Schneckenneigung abhngig. 5 Determining dimensional and operating parameters In the following, the procedure for determining the dimensional and operating parameters is described, outlined in Figure 1, based on scientific research 1. 5.1 Determining the

37、volumetric throughput The intended volumetric throughput Vis the base value for the dimensioning. The volumetric throughput Vcan be computed from the required mass throughput m and the bulk density as mV=(1) Bulk density of the material is to be determined in a loose, unconsolidated state. 5.2 Defin

38、ing the filling degree The decision on the filling degree is made on the basis of the friction properties of the conveyed material, the possible intermediate bearings, the screw pitch, and the screw inclination. Bild 1. Schematische Darstellung des Auslegungsprozesses B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB3

39、0F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 2330 Blatt 2 / Part 2 5 Im Allgemeinen werden fr den Fllungsgrad fol-gende maximalen Werte gewhlt: max= 0,45: fr leicht flieende, kaum schleien-de Gter (z. B. Getreide, Mehl) max= 0,30: fr m

40、ig schleiende, krnige bis stckige Gter (z. B. Salz, Sand, Koh-le) max= 0,15: fr schwere, stark schleiende, ag-gressive Gter (z. B. Asche, Kies, Er-ze) Diese Werte sind zu reduzieren um bis zu zehn Prozentpunkte, wenn die Stei-gung der Schneckengnge ungewhnlich gro sind. blich sind Schneckenganghhen

41、S = (0,51,0) D, um ungefhr vier Prozentpunkte je Grad Schne-ckenneigung (also um bis zu 80 % bei 20 Schneckenneigung) und um bis zu 10 %, wenn Stauungen an Zwischen-lagern zu erwarten sind. 5.3 Festlegung der Frderergeometrie Bei der Wahl des Schneckendurchmessers kann auf die in der Norm DIN 15261

42、festgelegten Gren zurckgegriffen werden. Diese sind zusammen mit empfohlenen Schneckenganghhen in Tabelle 1 dargestellt. Von der Gre der Schneckengang-hhen kann abgewichen werden. Es sollte eine Schneckenganghhe S gewhlt werden, die ein Verhltnis von Schneckenganghhe zu Schnecken-durchmesser von 1,0

43、.0,5=DS(2) erzeugt. Da Frderer mit greren Schnecken-ganghhe-Schneckendurchmesser-Verhltnissen eine geringere spezifische Leistung aufweisen, sind diese zu bevorzugen. The following maximum filling degree values are common in practice: max= 0,45: for free-flowing materials of little abrasiveness (e.g

44、. grain, flour) max= 0,30: for medium-abrasive, grainy to coarse materials (e.g. salt, sand, coal) max= 0,15: for heavy, highly abrasive, aggres-sive materials (e.g. ash, gravel, ore)These values are to be reduced by up to 10 % for unusually long screw pitches; i.e. above the common pitches of S = (

45、0,51,0) D, by about 4 % per degree of screw inclination (i.e. by 80 % with an inclination of 20), and by up to 10 % if accumulations at intermediate bearings can be expected. 5.3 Defining the conveyor dimensions The screw diameter can be selected from the list of values defined in the standard DIN 1

46、5261. Ta-ble 1 lists these values together with the recom-mended screw pitches. Deviations from the pitch values are allowed. A screw pitch S should be cho-sen that results in a pitch-to-diameter ratio of 1,0.0,5=DS(2) Since conveyors with a higher pitch-to-diameter ratio have a lower specific power

47、, these are to be preferred. Figure 1. Schematic diagram of the design process B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09 6 VDI 2330 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Tabelle 1. Werte fr Schneckendurchmesser und Schnec

48、kenganghhe nach DIN 15261 Schnecken-durchmesser D in m Empfohlene Schnecken-ganghhen S in m Verhltnis Schneckengang-hhe zu Schne-ckendurchmesser S/D 0,100 0,100 1 0,125 0,125 1 0,160 0,160 1 0,200 0,200 1 0,250 0,250 1 0,315 0,315 1 0,400 0,355 0,9 0,500 0,400 0,8 0,630 0,450 0,72 0,800 0,500 0,63 1,000 0,560 0,56 1,250 0,630 0,5 Anmerkung: Die Werte fr D und S entsprechen den Festle-gungen von DIN 15261-2. Des Weiteren ist bei der Wahl des Schnecken-durchmessers die Korngre des Schttguts zu beachten. Bei stckigen Schttgtern sollte D ca. zehnmal so gro wie die gr