スクリューコンベヤの容量はどのように計算され、適切な設計を決定する要因は何ですか?

あ スクリューコンベア オーガーコンベアまたはヘリカルスクリューコンベアとも呼ばれるこのコンベアは、工業用加工工場、バルクマテリアルハンドリング施設、廃水処理プラント、セメント工場、穀物エレベーター、化学プラント、および粉末、粒状、または小塊のバルク材料をある地点から別の地点に連続的かつ確実に移動する必要があるあらゆる作業で最も広く使用されている機械的搬送システムの 1 つです。設計は一見シンプルに見えます。トラフまたはチューブ内で螺旋状のスクリューが回転し、コンベアの長さに沿って材料を押します。しかし、搬送する材料に合わせてスクリューコンベアのサイズが誤っていると（直径、ピッチ、速度、出力が間違っている）、必要な処理量を移動できなかったり、駆動モーターに過負荷がかかったり、搬送される材料が過熱したり、過剰な摩擦によって急速に摩耗したりすることになります。

スクリューコンベヤを指定するプラントエンジニア、調達マネージャー、およびプロジェクトチームにとって、容量の計算方法とその容量を決定する設計パラメータを理解することは、初めて仕様を正しく行うための基礎となります。このガイドでは、容量計算のアプローチ、主要な設計要素、および機器の過小または過大につながる一般的な仕様の間違いについて説明します。

スクリューコンベヤの基本能力計算式

スクリューコンベアの容量 (単位時間当たりに搬送される材料の質量) は、スクリュー直径、スクリューピッチ、回転速度、材料のかさ密度という 4 つの主な変数によって決まります。これらは、通常の動作中にトラフ断面が材料でどの程度完全に満たされるかを考慮した積載効率係数によって調整されます。

水平スクリューコンベヤの標準能力式は次のとおりです。

Q = (π/4) × D² × P × n × ρ × φ × 60

場所:

• Q = 生産能力 (トン/時間、t/h)
• D = ネジ外径 (メートル)
• P = ねじのらせんのピッチ (メートル) — 通常、標準ピッチの D に等しい
• n = 回転速度 (RPM)
• ρ = 材料のかさ密度 (立方メートルあたりのトン、t/m3)
• φ = 充填係数 — 材料で充填された谷の断面の割合 (無次元、通常 0.25 ～ 0.45)

充填係数 φ は固定定数ではなく、搬送される材料の性質によって異なります。自由流動性の非研磨性材料 (穀物、乾燥砂、軽粉) は高い充填レベル (φ = 0.40 ～ 0.45) で搬送できますが、研磨性、粘着性、または重い材料は低い充填レベル (φ = 0.25 ～ 0.35) で搬送して、摩擦、摩耗、および材料の劣化を軽減します。材料タイプに対して間違った φ 値を使用すると、実際の性能を反映しない容量計算が行われます。

標準ネジ径と速度の組み合わせ

実際には、スクリューコンベアの設計には、標準的なスクリュー直径から選択し、適切な充填レベルで目標容量を達成するために必要な速度を計算することが含まれます。次の表は、標準ピッチ (P = D) での一般的な動作速度における一般的な標準ネジ径の能力範囲を示しています。

*容量範囲は、かさ密度 0.6 ～ 1.2 t/m3、充填係数 0.30 ～ 0.40 を想定しています。材料の実際の容量は、材料の実際のかさ密度と適切な充填係数を使用して計算する必要があります。

動作速度を材料の種類に合わせなければならない理由

スクリューコンベアの動作速度は、単に能力の関数ではなく、材料の劣化、電力消費、装置の磨耗に直接影響します。スクリューコンベアを材料の種類に適した速度よりも速く実行すると、次のような増加が発生します。

材料の劣化: 食品穀物、ペレット化製品、砕けやすい鉱物などの壊れやすい材料は、スクリュー速度が高くなると、遠心力が増大し、トラフ壁に対する衝撃が大きくなるため、粒子の破損が多くなります。食品加工や製薬用途では、過剰なスクリュー速度は単に装置の磨耗の問題だけでなく、品質管理の問題でもあります。

摩耗率: あbrasive materials — sand, cement clinker, mineral ores — wear the screw flights and trough lining at a rate proportional to screw peripheral velocity. A screw with too high a peripheral velocity on an abrasive material will have its flights and trough worn through far faster than a correctly specified, slower-running, larger-diameter screw delivering the same capacity. The correct approach for abrasive materials is a larger diameter at a lower speed, not a smaller diameter running fast.

消費電力: 速度が高くなると遠心効果が増大し、材料がトラフの壁に向かって外側に押し出され、摩擦力が増加し、その結果、容量の増加だけで予測されるよりも消費電力が増加します。スクリューコンベアの電力効率は、通常、材料と直径の範囲内である中程度の速度で最も高くなりますが、速度範囲の極端な値では低下します。

材料カテゴリ別の推奨最大周速: 自由流動性、非研磨性 (粒子、軽い粉末) - 最大 2.0 m/s。軽度の研磨性または中程度の粘着性 (石炭、軽鉱物) - 最大 1.5 m/s。研磨性が強い (砂、クリンカー、重鉱石) - 最大 1.0 m/s。周速度 (m/s) = (π × D × n) / 60、ここで D はメートル単位のスクリュー直径、n は RPM です。

傾きがスクリューコンベヤの能力に与える影響

あll the capacity figures and formulas above apply to horizontal screw conveyors. When a screw conveyor is inclined — used to elevate material as it conveys — capacity decreases significantly because the material tends to slide back down the incline as the screw rotates, reducing the effective conveying action.

傾斜スクリューコンベヤの能力減少係数は、角度と非線形の関係に従います。同じ速度と直径での水平容量のパーセンテージとしてのおおよその容量:

能力を維持する必要がある傾斜用途の場合、設計解決策は、速度を上げることではなく、能力の減少を補うためにスクリューの直径を大きくすることです。これにより、遠心効果が増大して材料の逆流の問題がさらに悪化します。傾斜が 20° を超える場合は、異なる設計の垂直スクリュー コンベヤ (密閉型管状ハウジング、よりピッチの高いオプション、より高速) または代替のコンベヤ タイプを評価する必要があります。

能力を超えた主要な設計パラメータ: スクリューコンベヤの選択を決定するものは他に何ですか?

容量が出発点ですが、スクリューコンベヤの完全な仕様では、次のパラメータも考慮する必要があります。

トラフタイプ — U トラフとチューブラー: U 字型のオープン トラフは、ほとんどのバルクマテリアルハンドリング用途の標準構成です。これにより、マテリアルのレベルを視覚的に監視でき、洗浄やメンテナンスの際に簡単にアクセスでき、長さに沿って複数の入口および出口ポイントに対応できます。管状 (密閉パイプ) 構成は、材料を大気暴露 (湿気、酸素、汚染) から保護する必要がある場合、コンベアが圧力またはわずかな真空に耐える必要がある場合、または材料が危険で封じ込めが必要な場合に使用されます。集塵システムの排出スクリューコンベアは、多くの場合、粉塵を閉じ込めるために管状になっています。

ネジピッチのバリエーション — 標準、ショート、ハーフ: 標準ピッチ (P = D) が最も一般的で、水平およびわずかに傾斜したコンベア上のほとんどの自由流動性と適度に粘着性のある材料に適しています。短いピッチ (P = 0.67D) は、材料の滑り戻りの傾向を軽減するため、傾斜した用途や粘着性のある材料の搬送動作に優れています。ハーフピッチ (P = 0.5D) は、非常に粘着性の粘性のある材料や、標準ピッチでは材料の過剰な逆流が発生する垂直搬送用途に使用されます。

フライト（ブレード）の厚さと材質： らせん状のブレード (フライト) は、コンベア全長にわたるトルクと材料の圧力負荷が組み合わされてもたわんだり疲労したりしないように、十分な厚さがなければなりません。標準の炭素鋼フライトは、周囲温度での非摩耗性材料に適しています。許容可能な耐用年数を達成するには、研磨材に硬化鋼または摩耗板鋼のフライトが必要です。ステンレス鋼のフライトは、食品グレード、医薬品、腐食性化学用途に必要です。搬送される製品や環境に合わせてフライト材質を正しく指定することで、コンベヤの耐用年数にわたるメンテナンス間隔と交換コストが決まります。

コンベヤの長さと中間ハンガー: 長いスクリューコンベア (通常、エンドベアリング間の距離が 4 ～ 5 メートルを超えるもの) では、自重や材料荷重によるたわみに対してスクリューシャフトをサポートするために中間ハンガーベアリングが必要です。ハンガー ベアリングは材料の流路内に位置し、効果的にシールすることができないため、重要なメンテナンス ポイントです。定期的に潤滑され、摩耗に応じて交換されます。長さに対してより控えめなシャフト直径を選択するか、長いコンベヤーの走行を複数の短いセクションに分割することにより、中間ハンガーの数を最小限に抑えると、研磨サービスにおけるメンテナンスの要件を大幅に軽減できます。

よくある質問

シングルスクリューコンベヤの最大長さはどれくらいですか?

絶対的な最大長はありませんが、スクリューシャフトのねじり強度と、収容できる中間ハンガーベアリングの数に基づいて実際的な制限が存在します。標準的な産業用スクリューコンベヤの場合、最大 12 ～ 15 メートルの単一セクションが一般的です。これを超えると、完全に負荷されたネジを全長にわたって回すのに必要な駆動トルクが、シャフト サイズの実際のトルク定格を超える可能性があり、中間ハンガーの数が多くなり、メンテナンスが多くなります。通常、長い搬送動作には、過度に大きなシャフトと多くの中間ベアリングを必要とする単一の超長コンベヤよりも、それぞれに独自の駆動装置を備えた複数のコンベヤセクションを直列に接続した方が適切に対応できます。

スクリューコンベアをバグフィルター集塵機に接続するにはどうすればよいですか?

バグフィルター集塵機、特にパルスジェットバグフィルターシステムは、ろ過された粉塵をコレクターの底部にあるホッパーに集めます。スクリューコンベアは通常、ホッパー排出口の真下に設置され、蓄積した粉塵を継続的に除去し、収集ビン、大きな袋ステーション、またはさらなる処理ポイントに搬送します。ホッパー出口とスクリューコンベア入口の間の接続は防塵でなければなりません。シーリングガスケットを使用したフランジ接続と、多くの設置ではホッパーとスクリューの間にロータリーバルブ（エアロック）を使用して、加圧または負圧集塵機ハウジングへの空気の流入を防ぎます。スクリューコンベアは、粉塵の種類 (通常、微粉は φ = 0.30 ～ 0.35)、予想される最大粉塵蓄積率、および収集ポイントがコンベアの排出口と同じレベルにない場合の傾斜に応じたサイズにする必要があります。

スクリューコンベアで扱えない材料は何ですか？

スクリューコンベヤは、スクリューシャフトに巻き付く非常に繊維質の材料（長繊維、ひも、ぼろきれ）、最大寸法でスクリュー直径の約 3 分の 1 を超える大きな塊状材料、代替コンベヤでより長い耐用年数を達成できる高容量の研磨性の高い材料（長距離の研磨材輸送用のベルトコンベヤ）、およびスクリューの摩擦により許容できない温度上昇が生じる場合に温度感度の問題がある材料には適していません。標準スクリューコンベヤの適切な範囲外の材料の場合は、材料の特性、スループット、距離に基づいて、ベルトコンベヤ、バケットエレベータ、空気圧コンベヤ、ドラッグチェーンコンベヤなどの代替手段を評価する必要があります。

中興環境保護機械の産業用スクリューコンベヤ

中興環境保護機械有限公司 、江蘇省满陽市の天目湖工業団地では、バグフィルター集塵機の下での粉塵排出サービス、セメントや鉱物の加工、一般的なバルク材料の搬送など、バルク粉体および粒状材料の処理用の工業用スクリューコンベヤを製造しています。スクリューコンベアは、食品グレードおよび腐食性サービス向けに、標準直径 150 mm ～ 630 mm、U トラフおよび管状構成、炭素鋼およびステンレス鋼構造で入手可能です。 ISO9001:2015およびCE認証を取得しています。スクリューコンベアは、個別に使用することも、バグフィルターや遠心ファンを備えた統合集塵システムの一部として使用することもできます。

材料の種類、かさ密度、必要な容量、コンベヤの長さ、傾斜をお知らせいただき、設計の推奨と見積りを受け取ります。

関連製品: スクリューコンベア | バグフィルター集塵機 | 遠心ファン | あxial Fan