DE10117849C2

DE10117849C2 - Spiralfördersystem

Info

Publication number: DE10117849C2
Application number: DE2001117849
Authority: DE
Inventors: Martin Herrmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2021-04-07
Also published as: DE10117849A1

Description

Stand der Technik Allgemein

Spiralfördersysteme werden zum kontinuierlichem Kühlen, Frosten oder Garen meist von Lebensmitteln wie z. B. Fleisch, Fisch, Backwaren etc. aber auch für andere industriell und kontinuierlich produzierten Produkte verwendet und meist in Produktionslinien integriert. Sinn und Zweck dieser Stetig- bzw. Spiralfördersysteme ist vor allem, Produkte eine bestimmte Zeit bestimmten Klimabedingungen auszusetzen um es zu kühlen, zu erwärmen, einer bestimmten Luftfeuchtigkeit oder anderen Klimabedingungen auszusetzen. Die klimatechnischen Komponenten werden meist neben den Fördersystemen angeordnet (Verdampfer, Heizung, Dampfluftbefeuchter etc.) und mit dem Fördersystem eingehaust/verkleidet. Sie dienen lediglich zum Erreichen des gewünschten Klimas oder Temperatur.

Förderanlagen dieser Art können auch zum Überwinden verschiedener Höhenpotentiale (verschiedene Gebäudeetagen o. ä.) eingesetzt werden. Die Vorteile sind: kontinuierliche Förderung von Produkten, lange Verweildauer im Klima auf wenig Raum, geringe Steigung auf kleinem Raum, kein Umsetzen des Produktes während des Produktionsprozesses, relativ geringe Zugkräfte im Förderband.

Aufbau

Diese Fördersysteme bestehen bisher fast immer aus folgenden Hauptkomponenten (vgl. Fig. 1):

- mindestens einem kurvengängigen Spezialförderband mit seitlichen Antriebs-Kettengliedern
- mindestens einer vertikal stehenden, angetriebenen Fördertommel. Die Fördertrommel kann auch aus vertikal angeordneten Stäben bestehen. Im folgenden Text wird jedoch nur die Trommel betitelt.
- je Trommel ein Trommelantrieb (Slave; Abhängig vom Bandantrieb, Hauptarbeitsgetriebe)
- einem Traggestell um das Förderband zu tragen und die obere Trommellagerung aufzunehmen.
- einem Bandantrieb (Master; Abgriff vom Trommelantrieb oder Einzelantrieb mit Sollwertvorgabe)
- einem Bandausgleich (Längendehnungen)
- Ein- und Austrittsgestell mit gelagerten Umlenkrollen

Funktion

Beim Betrieb der Spiralfördersysteme übernimmt der Trommelantrieb einen Teil der Förderarbeit, der Bandantrieb übernimmt den anderen Teil und hat zudem die Aufgabe das Förderband stramm von der Trommel zu ziehen um das System in Bewegung zu halten.

Der Bandantriebsmotor bestimmt über die Antriebs-Kettenräder formschlüssig die Bandgeschwindigkeit. Die Trommelgeschwindigkeit hat, in der Relation zur Bandgeschwindigkeit, eine Voreilung. Über die Seilreibung wird das Förderband kraftschlüssig, hauptsächlich horizontal, über den Trommelmantel gleitend, von der Trommel angetrieben/gefördert. Die Reibung tritt an der gesamten Innenkante des Förderbandes auf, die mit der Trommel in Berührung ist. Die Voreilung muß bei jedem Spiralfördersystem individuell voreingestellt werden (mechanisch z. B. über Winkelgetriebe oder elektrisch z. B. über Frequenzumrichter).

Um Längendifferenzen, die durch Temperaturunterschiede entstehen, ausgleichen zu können, folgt dem Bandantrieb ein sogenannter Bandlängenausgleich. Hier wird das Band über fest gelagerte Umlenkachsen umgelenkt. Die Ausgleichsachse wird "fliegend" gelagert, hängt in einer vertikalen Schlaufe des Förderbandes und ist mit Gewichten versehen. Die Längenänderungen des Förderbandes werden somit ungeregelt in eine vertikale Bewegung umgesetzt.

Die folgenden Umlenkachsen dienen der Bandrückführung zum Produkteintritt.

Problem

Als großes Problem bei fast allen Spiralfördersystemen ist der Verschleiß an den Förderbandinnenkanten sowie der Trommelfläche. Dieser Verschleiß wird systembedingt durch die für den Antrieb des Systems erforderliche Reibung hervorgerufen. Aufgrund der sehr hohen Anschaffungs- und Herstellungskosten soll die Standzeit des Förderbandes und der Antriebstrommel sehr hoch sein.

Da in der Praxis meist ein Vorlauf der Trommel ("Overdrive") erforderlich ist, besteht ein weiteres Problem darin, Bandantrieb und Trommelantrieb aufeinander abzustimmen. Eine Abstimmung beider Antriebe konnte mit den bisherigen Systemen nur schwer erreicht werden. Hinzu kommen Belastungsschwankungen von Haupt- und Nebenantrieb, z. B. beim Be- und Entladen des Systems, Temperaturschwankungen oder Schwankungen der Luftfeuchtigkeit im Gehäuse, Produktwechsel, umstellen der Bandgeschwindigkeiten, oder Ähnliches. Die für das System notwendige Differenzgeschwindigkeit muß individuell auf Produkt, Etagenhöhe und -anzahl, Bandbreite und -gewicht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit, und einiger anderer Faktoren abgestimmt werden. Ein nicht optimal abgestimmtes System kann einen unruhigen Lauf zur Folge haben, was sich nachteilig auf die Produktqualität auswirkt. (z. B. beim Erstarren der Ware, Verrutschen der Ware auf dem Band, etc.). Ein weiteres Problem sind erhöhte Bandspannungen die auftreten können, was einen übermäßigen Verschleiß oder ein Hochklappen des Förderbandes zur Folge hat. Stillstandszeiten von Spiralfördersysteme können zu Produktionsstillständen ganzer Produktlinien führen.

Folgende Offenlegungsschriften versuchen auf verschiedene Weise den o. g. Problemen zu entgehen:
Das Patent DE 36 19 921 C2 bezieht sich auf ein Prinzip für die Stückgutförderung mit Mitnahmevorrichtung (Körbchen), auf dem das zu fördernde Produkt liegt. Hier werden eine Vielzahl von Körbchen an einer Rollenkette befestigt. Der Antrieb der Rollenkette erfolgt über eine senkrecht stehende, angetriebenen Achse. Auf dieser Achse sind mehrere Kettenräder angebracht. Diese Kettenräder treiben die Rollenkette mit einem Umschlingungswinkel von 180° an. Die Rollenkette wird von federnd gelagerten Umlenkklötzen umgelenkt.

Die feststehenden Umlenkklötze sind auf einer parallel zur Antriebsachse stehenden Achse um die halbe Teilung der Kettenräder höhenversetzt aufgebracht. Die Rollenkette kann somit von unten nach oben, oder umgekehrt, gefördert werden. Um den Rücklauf zu realisieren, werden zwischen den Antriebsrädern ebenfalls feststehende Umlenkungen angebracht, und zwischen den Umlenkungen jeweils Antriebsräder.

Beide Antriebsachsen werden synchron angetrieben. Außerdem werden Übergänge zu den ineinander verschachtelten Systemen geschaffen. Die an der Rollenkette befestigten Körbchen können durch eine Auflage unterstützt sein, die in der Höhe parallel zur Rollenkette verläuft. Durch die spezielle Führung der Rollenkette kann das Fördersystem stetig arbeiten. Dieses System kann nur für Stückgüter oder für Chargen genutzt werden. Es ist einfach in der Konstruktion, da keine Antriebstrommel verwendet wird. Die Antriebskraft wird über die Kettenräder formschlüssig übertragen, die Standard- Rollenkette kann einfach mit Mitnehmern ausgerüstet werden.

Als sehr wichtiges Patent bezüglich Spiralfördersysteme muß das Patent US 3348659 genannt werden. Dieses Patent beschreibt ein Spiralfördersystem wie man es heute kennt: Das Förderband wird um eine zylindrische, vertikal stehende Fördertrommel gelegt. Es liegt dabei mit einer schmalen Kante an der Trommel an und wird von feststehenden Bandauflagen getragen. Das Förderband besteht aus einem endlosen Gliederband mit seitlichen Kettengliedern. Diese Kettenglieder lassen sich ineinander schieben und sind in Querrichtung je Kettenteilung mit Stäben verbunden, so daß das Förderband einseitig oder auch komplett zusammengeschoben werden kann. Der Bandantrieb zieht das Förderband kraftschlüssig über die seitlichen Kettenglieder tangential von der Fördertrommel ab, wobei die angetriebene Trommel einen geringen Vorlauf zum Förderband aufweist. Dieser Vorlauf wird allgemein als "Overdrive" betitelt. Die Trommel treibt das Förderband reibschlüssig auf der gesamten, an der Trommel anliegenden Bandkante an, so daß die Zugkraft im Förderband nicht mehr direkt von der Bandlänge abhängig ist. Auf diese Weise lassen sich sehr lange Förderbänder stetig, mit niedriger Zugkraft im Förderband, bewegen. Das Förderband wird dann vom Bandantrieb zum Produkteintritt geführt (Rückführung ohne Produkt). Um einen guten und ruhigen Lauf des Förderbandes zu erreichen verweist der Verfasser ausdrücklich auf den richtigen "Overdrive", das heißt auf den optimalen Vorlauf der Trommel. An den Berührungsstellen zwischen Förderbandkante und Trommelfläche entsteht eine Gleitreibung, und somit Verschleiß. Ebenso auf den Bandauflagen auf denen das Förderband gleitend aufliegt. Durch eine spezielle Bandführung wird je Durchlauf das Förderband in Laufrichtung gesehen, um 180° gewendet. Dieses bedeutet, das es einmal mit der Unterseite auf der Bandauflage gleitet, und beim nächsten Durchlauf die Unterseite zur Oberseite wird und umgekehrt. Zwangsläufig verhält es sich mit den Förderband-Außenkanten ebenso. Durch diese Idee kann die Standzeit der relativ teuren Förderbänder verdoppelt werden. Als weitere Variante beschreibt der Verfasser eine im oberen Teil konische Fördertrommel. Diese Form macht einen separaten Bandantrieb ganz überflüssig. Im konischen Teil sind Stäbe aufgebracht, die in die Förderbandkante greifen. Durch die größere Umfangsgeschwindigkeit und den formschlüssigen Antrieb des Förderbandes im oberen Teil hat die Fördertrommel dort keinen Vorlauf. Im unteren Teil, mit dem kleineren Durchmesser, hat das Förderband den für das System notwendigen "Overdrive".

Als Verbesserung zu dem oben aufgeführten Patent muß das Patent US 4893708 verstanden werden. Hier legt der Verfasser sehr großen Wert auf die Biegespannungen in den Tragarmen der Bandauflagen. Im Patent wird ein herkömmlicher Spiralförderer nach dem Stand der Technik für den Einsatz in der Nahrungsmittelindustrie, speziell Schockgefrieranlagen, beschrieben. Durch eine spezielle Form der Tragarme der Bandauflagen sowie deren Gleitschienen wird erreicht, daß die Biegespannungen in den Bauteilen sehr gering bleibt und gleichmäßig verteilt ist. Da jeder handelsübliche Werkstoff bei sehr niedrigen Temperaturen spröde wird und an Festigkeit verliert, ist dieses von Vorteil. Durch die gleichmäßige Spannungsverteilung können hohe Standzeiten bei minimalen Abmessungen des Förderers realisiert werden. Außerdem wird so einer vorzeitigen Materialermüdung besonders bei schnellen Temperaturwechseln, wie zum Beispiel beim Gefriertrocknen, vorgebeugt.

Das Patent US 5375695 verfolgt das Ziel, den Aufbau und die Struktur des Förderbandes zu schützen. Auch hier wird ein Spiralfördersystem nach dem Stand der Technik beschrieben. Als besonders kann jedoch der Aufbau des Förderbandes angesehen werden. Das Förderband wird als gewebte bzw. geflochtene Struktur aus Draht beschrieben. Es ist, im Gegensatz zu anderen gewebten Förderbänder, kurvengängig. Diese Bandkonstruktion hat den Vorteil, daß die Spannungen in Längsrichtung des Förderbandes durch eine gewisse Elastizität ausgeglichen werden können. Um die nötige radiale Normalkraft aufnehmen zu können die notwendig ist um das Förderband anzutreiben, ist es in Querrichtung formstabil. Als weiterer Vorteil wird aufgeführt, daß das Förderband in Struktur und Maschenweite an das jeweilige Produkt angepaßt werden kann. Durch die Tatsache das das Förderband linear als auch kurvengängig geführt werden kann führt der Verfasser außerdem den Vorteil an, daß keine Übergänge zwischen den Kurven und den lineare Zonen in der Förderstrecke erforderlich sind. In der Praxis wird dieses Förderband ebenfalls mit einem "Overdrive" betrieben. Durch Einhaken der Enden der Querstäbe des Förderband, in die auf der Trommel aufgebrachten Profile, wird die notwendige Reibkraft nochmals unterstützt.

Ein weiteres Patent, DE 26 33 475 C2, bezieht sich insbesondere auf ein spezielles Förderband sowie die besondere Ausführung der Trommelfläche der Antriebstrommel. Hier wird ein herkömmliches Spiralfördersystem, jedoch ohne linearen Ein- und Austritt sowie des Rücklaufs, beschrieben. Das zurücklaufende Band wird innerhalb der Trommel zum Produkteintritt geführt. Das Förderband wird von einer Bandauflage getragen, die an einem feststehenden Gestell befestigt sind. Das Förderband kann wie beim herkömmlichen Förderband zusammengeschoben werden, weist jedoch an den Außenkanten keine Kettenglieder auf. Vielmehr bestehen die einzelnen Stäbe aus einem an seinen Außenkanten gebogenen Draht. Die an den Enden gebogenen Ösen greifen in die jeweils nächsten Öse, so daß ein Endlosband entsteht. Zwischen den einzelnen Ösen entstehen durch den Biegeradius des Drahtes keilförmige Lücken. Auf die Fördertrommel sind scharfkantige Profile (ca. 90°-Kante) aufgebracht. Diese Profile greifen in die Lücken der Innenseite des Förderbandes. Somit entsteht eine Kombination aus Kraft- und Formschluß. Dieses System kann sowohl mit als auch ohne Overdrive betrieben werden. Ein großer Vorteil dieser Konstruktion ist eine relativ einfache Herstellung von Band und Trommel.

Ein ähnliches Ziel verfolgt das Patent DE 690 04 203 T2. Dieses bezieht sich prinzipiell auf ein spezielles Förderband sowie die besondere Ausführung der Trommelfläche der Antriebstrommel. Hier wird ein herkömmliches Spiralfördersystem nach dem Stand der Technik beschrieben. Die Besonderheit liegt in der Ausbildung der Trommelstäbe und der Förderbandkante. Hier wird erreicht, daß die Zugkräfte im Förderband bei gleicher Antriebskraft (Reibkraft zwischen Förderbandkante und Trommelfläche) so gering wie möglich bleiben, bzw. die Antriebskraft erhöht wird.

Die Trommelstäbe sind, um die Reibung zu erhöhen, mit einem speziellen Kunststoff oder Harz überzogen. Sie sind, um einen gewissen Formschluß zu erreichen, in Längsrichtung geschlitzt. Die Stäbe können zusätzlich schräg gestellt werden, sind jedoch starr mit der Trommel verbunden. Die Förderbandkante ist mit kleinen Knöpfen versehen, um beim Förderern mit "Overdrive" eine Kombination zwischen Kraft- und Formschluß zu erreichen. Bei Förderern ohne "Overdrive" besteht in horizontaler Richtung kein Kraft sondern ein Formschluß. Das Förderband liegt auf einer Bandauflage auf, die, wie bei einem herkömmlichen Spiralfördersystem, an einem äußeren Gestell befestigt ist. Die Neuerung am Berührungspunkt hat eine sehr gute Mitnahme des Förderbandes zur Folge. Nachteilig erscheint jedoch die Laufruhe im Förderband sowie die aufwendigere Herstellung.

Wie das Vorangegangene hat das Patent DE 691 29 912 T2 das Ziel die Reibkraft an der Fördertrommel zu erhöhen. Der Aufbau der Fördereinrichtung wird ebenfalls nach dem Stand der Technik beschrieben. Auch hier liegt das Förderband auf einer feststehenden Bandauflage auf, die an einem Gestell befestigt ist. Das Patent beschreibt jedoch die Verwendung eines Reibbelages um den Kraftschluß zwischen Förderbandkante und Fördertrommel zu erhöhen. Dieser Reibbelag kann entweder auf der Förderbandkante oder auf der Trommelfläche aufgebracht sein. Die elastische Verformung des Reibbelages hat jedoch den Nachteil, daß es zu einer Reduzierung des Antriebstrommeldurchmessers und somit zum Einschnüren der Fördertrommel kommen kann. Dem wird entgegengewirkt, indem eine Kombination aus einer Gleit- und einer Reibfläche, in Form von verschiedenartigen Längsprofilen, auf der Trommel aufgebracht werden. Ein weiterer Vorteil der Stäbe sind ein balliger Querschnitt der Trommelstäbe, um den Polygoneffekt der Gesamttrommel zu vermeiden. Das würde einen ruhigeren Lauf bei einem Betrieb mit "Overdrive" zur Folge haben. Als weitere Ausführung beschreibt der Verfasser die Stäbe als konkav. So kann sich eine Bandkante mit ähnlicher Form bei einem Betrieb ohne "Overdrive" in die Vertiefung fügen. Dieses würde eine Erhöhung der Antriebskraft bedeuten. Hierdurch wird eine Erhöhung der Reibkraft und damit eine Verringerung der Bandspannung im Bereich der Antriebstrommel erreicht. Durch die Erhöhung des Reibwiderstandes wird nicht nur die horizontale, sondern auch die vertikale Kraftkomponente verstärkt. Dieses hat zur Folge, daß die Bandauflage, au der das Förderband aufliegt, stärker ausgeführt werden muß. (Prinzip "schiefe Ebene"). Eine Vergrößerung der vertikalen Kraftkomponente hat auch zur Folge, daß die Reibkraft Zwischen Bandauflage und Förderband erhöht wird. Daraus folgt, daß sich der Leistungsbedarf des Fördersystems sowie der Verschleiß erhöht.

Ein ganz anderes Ziel verfolgt das Patentes DE 26 55 381 A1. Dieses basiert auf der Verwendung von zwei Bändern, die parallel an der Trommel anliegen. Es hebt sich von herkömmlichen Spiralfördersystemen insbesondere durch die Verwendung eines zusätzlichen Distanzbandes ab. Beide Bänder sind jedoch nicht miteinander verbunden und werden unabhängig voneinander kraftschlüssig von der Innentrommel angetrieben. Der Antrieb erfolgt, wie bei einem herkömmlichen System reibschlüssig über eine Antriebstrommel und kraftschlüssig über Bandantriebsachsen. In der Praxis wird mit dem bekannten "Overdrive" gearbeitet. Das Förderband, auf dem sich das Beschickungsgut befindet, liegt außen auf einer feststehenden schraubenförmigen Auflage auf, und wird innen von einem Distanzband getragen. Das Distanzband hat eine vertikale, und das Förderband eine horizontale Lage.

Die eigentliche Neuerung ist hierbei die Verwendung des Distanzbandes, welches die Betriebssicherheit erhöht. Hierdurch kann der freie Produktdurchgang sehr gering gehalten werden, da Bandauflagen im Bereich des Produktes entfallen. In der Praxis muß mit dem bekannten "Overdrive" gearbeitet werden. Als Nachteilig muß jedoch die erschwerte Luftführung durch die innenliegende Trommel erachtet werden. Die gesamte Konstruktion erweist sich als aufwendig und kostenintensiv, da zwei Bänder geführt werden müssen. durch das Stapeln beider Bänder wird eine stabile Lagerung der Bänder in der unteren Windung erforderlich.

Ganz ohne Reibung zwischen Trommel und Förderband kommt das Patent WO 97/37912 aus. Es beschreibt den Aufbau eines herkömmlichen Spiralfördersystems. Als Besonderheit kann jedoch der Aufbau der Antriebstrommel bezeichnet werden. Diese besteht aus einer Vielzahl vertikal verschiebbaren Längsprofilen mit Laufrollen an den Unterseiten. Unterhalb der Antriebstrommel befindet sich eine feststehende Laufbahn auf deren Oberseite die Laufrollen der Längsprofile aufliegen. Wird die Antriebstrommel gedreht, fahren die Laufrollen über diese Laufbahn. Die Laufbahn beschreibt die Form einer Schraubenlinie, so daß die Längsprofile der Antriebstrommel je Umdrehung um eine bestimmte Höhe angehoben werden. Am Ende jeder Umdrehung beschreibt die Laufbahnkurve, und somit die Längsprofile, einen sehr steilen und kurzen Weg nach unten.

Das Förderband liegt außen auf feststehende Bandauflagen auf. Trommelseitig wird es durch, in Längsrichtung angebrachte, Mitnehmer auf den Längsprofilen der Antriebstrommel getragen. Sind die Mitnehmer fest am Profil befestigt, so müssen die Längsprofile für den vertikalen Rückhub radial eingefahren werden. In einer Richtung klappbare Mitnehmer machen ein radiales Einfahren in das Längsprofil überflüssig. Als weitere Variante wird der Aufbau mit zwei übereinanderliegenden Zugmitteln beschrieben. Hier sind die Längsprofile am oberen und unteren Ende auf Zugmittel (beschrieben werden Ketten) befestigt. Diese Ketten beschreiben eine kreisrunde Bahn, werden zentral angetrieben und sind vertikal geführt. Um die Zugmittel antreiben zu können, werden sie in das Innere der Antriebstrommel umgelenkt. Der Rückhub kann in einer relativ langen Umlenkschleife im Innern der Trommel erfolgen. Um das Förderband störungsfrei antreiben zu können, muß der nicht tragende Teil der Längsprofile zwischen Eintritt und Austritt in die Förderschleife sehr klein bleiben.

Da kein Gleiten zwischen Förderbandinnenkante und den Längsprofilen erforderlich ist, kann hier auf den "Overdrive" verzichtet werden. Um einen Formschluß zu erreichen, ist es möglich Vertiefungen und Erhöhungen auf die Längsprofile aufzubringen. Beide Systeme sind unempfindlich gegen Belastungsschwankungen. Die Bandspannung im Trommelbereich wird auf ein Minimum reduziert. Der Aufbau läßt einen sicheren Betrieb erwarten. Dem stehen eine recht aufwendige Konstruktion und hohe Herstellkosten gegenüber.

Das Patent basiert auf Haftreibung zwischen Trommelprofile und Förderband-Innenkante. Hier müssen die Trommelprofile zurückgeführt werden, so daß eine oszillierende Bewegung der Trommelprofile entsteht. Während des Rückhubes wird die Verbindung zwischen Bandinnenkante und Trommelprofil gelöst, was je Umdrehung der Trommel einmal geschieht. Um diesen Rückhub realisieren zu können, muß das Trommelprofil in das Trommelinnere eingezogen werden, oder die Profile müssen einklappbare Mitnehmer aufweisen. Beide Versionen unterliegen einem Verschleiß, sind empfindlich gegen Verunreinigungen und bringen eine gewisse Unruhe in das System.

Bei der zweiten Möglichkeit, das Aufbringen der Trommelprofile auf einer geführten Kette, muß die Kette in beide Richtungen biegsam sein. Außerdem muß das Förderband zwischen dem Ein- und Austritt in das Trommelinnere in Umfangsrichtung geführt werden. Die Trommelprofile müssen sehr stabil ausgeführt sein oder mittig ein oder mehrfach radial gestützt werden.

Lösung

Die Lösung der Probleme gelingt mit dem Spiralfördersystem gemäß Anspruch 1. Wie in Patent WO 97/37912 entsteht auch hier keine Gleitreibung zwischen Förderbandinnenkante und Trommelwandung. Bei der hier angewendeten Technik werden jedoch keine oszillierenden Trommelprofile verwendet, sondern es werden endlose Flachriemen auf die Trommelfläche aufgebracht. Diese Flachriemen sind in je einem Gleitprofil seitlich geführt und werden zentral angetrieben. Der vertikale Weg pro Trommelumdrehung entspricht dabei exakt einer Steigung je Förderbandwindung. Trommelprofil, hier von Flachriemen umspannt, und Förderbandinnenkante müssen während des gesamten Durchlaufes nicht getrennt werden.

Das Förderband wird zusätzlich an seiner Außenkante auf eine einer Schraubenlinie entsprechenden Bandauflage aufgelegt. Über eine formschlüssige Übersetzung, z. B. Zahnräder, Zahnriemen oder ähnlichem, kann die genaue Steigung des Förderbandes mathematisch bestimmt werden. Entsprechend werden die Höhen und Abstände der äußeren Bandauflagen bestimmt (Steigung und Lage der Schraubenlinie). Durch die Verwendung von entsprechenden Materialien der Flachriemengleitfläche und des Gleitprofils kann die Reibung zwischen Flachriemen und Gleitprofil sehr gering gewählt werden. Dies ist erwünscht, um die Zugkraft im Flachriemen so gering wie möglich zu halten. Die außenliegende Oberfläche des Flachriemens kann jedoch sehr griffig gewählt werden. Das Förderband wird während des Förderbetriebes auf die Oberfläche der Trommel und damit auf die Außenseite des Flachriemens gedrückt. Die hohe Haftreibung hält das Förderband fest am Flachriemen. So wird das Förderband in vertikaler Richtung am Flachriemen und auf den Bandauflagen gehalten. Werden Stollen auf dem Flachriemen aufgebracht, so wird das Förderband gar formschlüssig gehalten.

Durch die Drehung der Trommel wird das Förderband über den angetriebenen Flachriemen nach oben bzw. unten getragen. Die erforderliche horizontale Antriebskraft überträgt sich dabei formschlüssig über die Riemen und seiner Führung. Dieser horizontale Formschluß wird in vertikaler Richtung von einer Gleitreibung überlagert. Zwischen Flachriemenkante und Flachriemengleitfläche sollte durch entsprechende Materialwahl die Gleitreibung sehr gering gewählt werden.

Durch die Neuerung werden die Zugkräfte im Förderband, und damit dessen Verschleiß, auf ein Minimum reduziert. Ein Overdrive ist nicht erforderlich.

Durch die gleiche Winkelgeschwindigkeit von Förderband und Antriebstrommel ist ein gesonderter Bandantrieb nicht zwingend erforderlich. Vielmehr könnte die zum Seilreibungsprinzip erforderliche Kraft im Förderband des Produktaustritts über Schwerkraft aufgebaut werden. Andere Möglichkeiten bieten Pneumatikzylinder, momentenstabile Elektromotoren, Federn oder Ähnliches. Eine gute, kostengünstige und wartungsarme Möglichkeit bietet die Schwerkraft. Die erforderliche Kraft sollte gleichbleibend und einstellbar und bei Änderung der Bandlänge selbstregelnd sein. Fig. 2 und Fig. 3 beschreiben sowohl die horizontale und vertikale Anordnung der Förderband-Ausdehnungsschleife bei gleichbleibender Zugkraft bei Längenänderungen im Förderband durch Spanngewichte. Es liegt nahe die Spanngewichte durch Federn, pneumatische Zylinder, oder Ähnlichem zu ersetzten.

In das Förderband eingearbeitete spezielle Spannmodule können eine gesonderte Spanneinrichtung ganz überflüssig machen. Die zum Fördern nötige Bandspannung kann durch diese Module, z. B. Elastomere, aufgebaut werden. Diese Spannmodule können außerdem als Ausgleichsmodule dienen, um eine übermäßige Bandspannung auszugleichen.

erreichte Vorteile

1. Durch Haftreibung zwischen Flachriemen und Förderbandkante wird der Verschleiß an der Förderbandkante gegen Null reduziert.
2. Die relativ kostengünstigen Flachriemen kann als Verschleißteil ausgetauscht werden
3. Der Flachriemen wird kontinuierlich in eine Richtung belastet. Dieses verspricht eine gute Laufruhe.
4. Durch die Begrenzung der abziehenden Kraft wird eine übergroße Bandspannung im Förderband vermieden. Dieses verhindert das bekannte "Aufklappen" des Förderbandes auf der Trommel und schützt das Förderband vor Bruch und Verschleiß.
5. Durch den Gleichlauf von Förderband und Trommel wird die Laufruhe des Fördersystems optimiert, so daß auch Produkte gefördert werden können die empfindlich sind gegen Erschütterungen (erstarrende Produkte). Ein Zittern des Bandes durch zu großen Vorlauf wird ausgeschlossen. (Stick-Slip-Effekt)
6. Da Bandauflagen nur an den Außenseiten des Förderbandes erforderlich sind, können in das Förderband Elemente eingearbeitet werden, welche ein Verrutschen der Produkte nochmals verhindern.
7. Durch fehlende Bandauflagen im Bereich der Produktauflageflächen können die Steigungen der Förderbandwindungen bei gleicher Produkthöhe sehr gering gewählt werden. Dieses macht eine kompaktere Bauweise möglich.
8. Der Arbeits- und Kostenaufwand für die Steuerung kann auf ein Minimum reduziert werden, da kein Abstimmen zweier Motoren erforderlich ist.
9. Die Abstände der einzelnen Flachriemen kann durch den Wegfall des "Overdrives" relativ groß gewählt werde. (Durchhang zwischen den Flachriemen recht klein)
10. Steigerung der Betriebssicherheit, da übermäßige Zugkräfte nur durch Reibkräfte zwischen Bandauflagen und Förderband entstehen können.
11. Es ist nicht erforderlich den Förderer "Einzufahren" oder auf ein anderes Produkt abzustimmen. Dieses minimiert Montage- und Rüstzeiten vor Ort.
12. Da das Förderband nicht mehr gesondert angetrieben werden muß, kann dieses einfacher und leichter konstruiert sein. (geringerer Preis)
13. Der Förderer kann in beide Richtungen betrieben werden (Reversionsbetreib).
14. Herkömmliche Spiralfördersysteme können auf diese Neuerung umgerüstet werden.

weitere Ausstattung

- herkömmliche Spiralförderer mit Bandauflagen können mit nicht aktiv angetriebenen Flachriemen betrieben werden.
- es können Vertiefungen und Erhöhungen in Längsrichtung auf den Flachriemen aufgebracht sein, um einen Formschluß zwischen Flachriemen und Förderband zu erreichen
- spezielle Klemmprofile zur Aufnahme des Förderband auf den Flachriemen
- in das Band eingearbeitete Dehnmodule (Ausgleichsmodule), um übermäßig hohe Bandspannungen, die durch Längendehnungen oder Fertigungstoleranzen entstehen können, auszugleichen. (Dehnmodule müssen nur auf der auf Zug belasteten Seite des Förderbandes integriert sein)
- in das Band eingearbeitete Spannmodule. Die erforderliche Bandspannung kann über Spannmodule die auf einer Seite des Förderbandes angeordnet sein können aufrecht erhalten werden. Eine separate Vorrichtung für die Bandspannung könnte somit entfallen
- wie bei allen bisherigen Systemen können eine, zwei oder mehr Trommeln betrieben werden
- Reversionsbetrieb möglich (zwei Förderrichtungen)
- um die Gleitreibung zwischen Zugmittelkante und -führung auszuschließen können im Bereich der Förderbandauflage Röllchen eingearbeitet sein
- um Kosten zu sparen können zwischen sehr groß gewählten Abständen der Flachriemen Stützprofile auf der Trommel befestigt werden.

Zeichnungen

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 Ein Spiralfördersystem nach dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht, und in

Fig. 2-5 Ausführungsbeispiele der Spiralfördersysteme gemäß Erfindung

Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 (Stand der Technik)
Dreidimensionale Ansicht eines herkömmlichen Spiralförderers (1):
Das endlose kurvengängige Förderband (2) ist mehrfach schraubenförmig so um die Fördertrommel (3) gelegt, daß die Bandinnenkante (20) am Trommelmantel (31) anliegt. Die Bandaußenkante (21) ist dabei gestreckt.

Die Fördertrommel (3) wird um die Drehachse (30) rotierend angetrieben. Das Förderband (2) wird mittels Bandantrieb (25) über den Austrittsbereich (23) tangential stramm an den Trommelmantel (31) gezogen.

Der Trommelmantel (31) hat, in Relation zum Förderband (2), eine größere Winkelgeschwindigkeit, so daß das Förderband (2) über den Trommelmantel (31) gleitet und vom Bandantrieb (25) und dem Drehantrieb angetrieben wird. Der Bandlängenausgleich (5) gleicht Längenschwankungen im Förderband (2) aus. Die Ausgleichs-Umlenkrolle (50) hält den Rücklaufbereich (24) auf Spannung und kann vertikale Bewegungen Ausgleichen. Der Rücklaufbereich (24) dient der Bandrückführung in den Eintrittsbereich (22).

Fig. 2 (Neuheit)
Detailansicht Bandspanneinrichtung (6) in horizontaler Kraftrichtung mit annähernd gleichbleibender Zugkraft, ohne Bandantrieb für ein Spiralfördersystem (1):
Das endlose Förderband (2) wird über den Austrittsbereich (23) direkt, tangential von der Trommel (3) kommend, in den Rücklaufbereich (24) geführt. Im Rücklaufbereich (24) befindet sich die horizontal angeordnete Bandspanneinrichtung (6).

Die zum Aufbau der Seilreibung erforderliche Kraft wird mittels Spanngewicht (60), das über ein oder mehrere Seile (63) und Umlenkrollen (64) umgelenkt wird, aufgebaut. Die Bandumlenkrolle (62) ist vertikal gelagert, so daß sie außerdem als Bandlängenausgleich dient. Die unterschiedliche Bandlänge im Bandabschnitt (26) der Bandspanneinrichtung (6) geht lediglich mit dem Reibwert zwischen Auflage und Förderband (2) mit dessen Gewichtskraft in die Zugkraft ein. Das Förderband (2) wir nur durch die Reibung zwischen Trommelmantel (31) und Bandinnenkante (20) angetrieben. Das Förderband (2) wird, wie beim herkömmlichen Spiralförderer (1), von dem Gestell (4) mit den dazugehörigen Komponenten getragen.

Fig. 3 (Neuheit)
Detailansicht Bandspanneinrichtung in vertikaler Kraftrichtung mit annähernd gleichbleibender Zugkraft, ohne Bandantrieb für ein Spiralfördersystem (1):
Das endlose Förderband (2) wird über den Austrittsbereich (23) direkt, tangential von der Trommel (3) kommend in den Rücklaufbereich (24) geführt. Im Rücklaufbereich (24) befindet sich die vertikal angeordnete Bandspanneinrichtung (6).

Die zum Aufbau der Seilreibung erforderliche Kraft wird mittels Spanngewicht (60) der Bandumlenkrolle (62) aufgebaut. Die Bandumlenkrolle (62) ist vertikal gelagert, so daß sie außerdem als Bandlängenausgleich dient.

Um unterschiedliche Bandgewichte, die bei Längenänderungen zwangsläufig durch die Gewichtskraft des Förderbandes entstehen, ausgleichen zu können, wird ein sektional aufgebautes Kontergewicht (61) zur Entlastung des Spanngewichtes (60) verwendet. Die Gewichtskraft des sektional aufgebauten Kontergewichtes (61) wird über ein oder mehrere Seile (63) und Seilumlenkrollen (64) auf die Bandumlenkrolle (62) übertragen. Das Kontergewicht (61) ist sektional aufgebautes und exakt auf die Gewichtskraft des Förderbandes (2) abgestimmt, so daß die Zugkraft im Förderband (2) trotz Längenänderungen immer annähernd gleich bleibt. Das Förderband (2) wir nur durch die Reibung zwischen Trommelmantel (31) und Bandinnenkante (20) angetrieben. Der Förderband (2) wird, wie beim herkömmlichen Spiralförderer (1), von dem Gestell (4) mit den dazugehörigen Komponenten getragen.

Fig. 4a (Neuheit)
Anordnung von auf der Fördertrommel (3) aufgebrachten Zugmitteln (7) im Schnitt von oben gesehen:
Auf einem Trommelmantel (31) sind Führungen (71) aufgebracht und gleichmäßig am Umfang verteilt. In diesen Führungen (71) sind Zugmittel (7) eingelegt und seitlich geführt. Die Zugmittel (7) werden über Umlenkrollen (37) an den oberen und unteren Kanten des Trommelmantels (31) umgelenkt.

Das Förderband (2) liegt mit der Bandinnenkante (20) am Zugmittel (7) an. Die Bandaußenkante (21) ist dabei gestreckt. Der groß gewählte Reibwert zwischen Bandinnenkante (20) und Zugmittel (7) dient zur kraftschlüssigen Übertragung der zum Fördern erforderlichen horizontalen Kraftkomponente. Die horizontale Kraft wird formschlüssig über das Zugmittel (7) in die Führungen (71) übertragen. Die vertikal entstehenden Bewegungen des Förderbandes (3) werden über einen klein gewählten Reibwert zwischen Zugmittel (7) und Führungen (71) ausgeglichen.

Zwischen Bandinnenkante (20) und Zugmittel (7) entsteht Haftreibung. Somit wird der Verschleiß am Förderband (2) minimiert.

Fig. 4b (Neuheit)
Ein auf der Trommel (3) aufgebrachtes Zugmitteln (7) im Schnitt von der Seite gesehen:
Auf einem Trommelmantel (31) sind Führungen (71) aufgebracht und gleichmäßig am Umfang verteilt. In diesen Führungen (71) sind Zugmittel (7) eingelegt und seitlich geführt. Die Zugmittel (7) werden über Umlenkrollen (37) an den oberen und unteren Kanten des Trommelmantels (31) umgelenkt.

Das Förderband (2) liegt mit der Bandinnenkante (20) am Zugmittel (7) an. Der groß gewählte Reibwert zwischen Bandinnenkante (20) und Zugmittel (7) dient zur kraftschlüssigen Übertragung der zum Fördern erforderlichen horizontalen Kraftkomponente. Die horizontale Kraft wird formschlüssig über das Zugmittel (7) in die Führungen (71) übertragen. Die vertikal entstehenden Bewegungen werden über einen klein gewählten Reibwert zwischen Zugmittel (7) und Führungen (71) ausgeglichen.

Fig. 4c (Neuheit)
Ein auf der Trommel (3) aufgebrachtes Zugmitteln (7) im Schnitt durch das Förderband (2) von vorn gesehen:
Auf einem Trommelmantel (31) sind Führungen (71) aufgebracht und gleichmäßig am Umfang verteilt. In diesen Führungen (71) sind Zugmittel (7) eingelegt und seitlich geführt. Die Zugmittel (7) werden mit Umlenkrollen (37) an den oberen und unteren Kanten des Trommelmantels (31) umgelenkt. Das Förderband (2) liegt mit der Bandinnenkante (20) am Zugmittel (7) an.

Fig. 4d
Darstellung der einzelnen Geschwindigkeitskomponenten:
Die Bandgeschwindigkeit (v_R) setzt sich immer aus einer relativ kleinen vertikal verlaufenden Bandgeschwindigkeit (v_V) und einer horizontal verlaufenden Bandgeschwindigkeit (v_H) zusammen. Die vertikal verlaufende Bandgeschwindigkeit (v_V) ergibt sich aus der Bandsteigung je Trommelumdrehung. Die horizontal verlaufende Bandgeschwindigkeit (v_H) überträgt die zum Fördern erforderliche Kraft. Beide Geschwindigkeiten überlagern sich, es resultiert die absolute Bandgeschwindigkeit (v_R). Die vertikale Bewegungskomponente des Förderbandes wird über das Zugmittel mit einem klein gewählten Reibwert zwischen Zugmittel und Führung auf die Führung übertragen.

Die horizontale Bewegungskomponente wird über einen groß gewählten Reibwert zwischen Bandinnenkante und Zugmittel sowie über den Formschluß zwischen Zugmittel und Führung übertragen.

Die Reibwerte können über eine entsprechende Wahl des Zugmittelmaterials bestimmt werden.

Fig. 5 (Neuheit)
Förderband (2) auf aktiv angetriebenen Zugmittel (7) und feststehenden äußeren Bandauflagen (20) gelagert im Schnitt durch das Förderband gesehen:
Auf dem Trommelmantel (31) der Trommel (3) sind Führungen (71) aufgebracht und gleichmäßig am Umfang verteilt. In diesen Führungen (71) sind Zugmittel (7) eingelegt und seitlich geführt. Die Riemen werden mit Umlenkrollen (37) an den oberen und unteren Kanten des Trommelmantels (31) umgelenkt.

Auf den Zugmitteln sind Mitnehmer (72) aufgebracht, auf denen das Förderband (2) vertikal aufliegt. Die Innenkante (20) des Förderbandes (2) liegt dabei vertikal am Zugmittel (7) an. Das Förderband (2) ist ansonsten nur außen auf Bandauflagen (42') unterstützt. Die Bandauflagen (42') sind über Bandtragarme (42) am Gestell (4) befestigt. Die Außenkante (21) des Förderbandes (2) ist gestreckt und liegt nirgendwo an.

Das Zugmittel (7) ist aktiv in vertikaler Richtung angetrieben, und zwar so, daß es je Umdrehung der Trommel einen Abstand zwischen den Förderbandlagen (2) zurücklegt. Das Förderband (2) liegt somit nur auf den Mitnehmern (72) des Zugmittels und den außenliegenden Bandauflagen (42') auf. Daraus ergibt sich ein minimaler Abstand der Förderbandlagen (2) für einen bestimmten Produktdurchgang.

Bezugsziffernliste

1

Spiralfördersystem insgesamt

2

Förderband

20

Bandinnenkante

21

Bandaußenkante

22

,

23

Eintritts-, Austrittsbereich

24

Rücklaufbereich

25

Bandantrieb

26

Bandabschnitt in

6

3

Fördertrommel

30

Drehachse

31

Trommelmantel

32

Drehantrieb

37

Umlenkrollen für

7

4

Gestell

40

Grundrahmen

42

Bandtragarm

42

' Bandauflage

43

obere Trommellagerung

43

' untere Trommellagerung

5

Bandlängenausgleich

50

Ausgleichs-Umlenkrolle

6

Bandspanneinrichtung

60

Spanngewicht

61

sektionales Kontergewicht

62

Bandumlenkrolle

63

,

64

Seil, Seilumlenkrollen

7

Zugmittel

71

Führung

72

Mitnehmer

Claims

1. Spiralfördersystem (1), mit mindestens einem kurvengängigen endlosen Förderband (2), mit mindestens einer vertikal ausgerichteten drehbaren Fördertrommel (3) mit einem Drehantrieb (32), an der das Förderband (2) mit seiner Innenkante (20) anliegt, mit einem die Trommel (3) umgebenden, das
Förderband (2) unterstützenden Gestell (4), mit einem Bandlängenausgleich (5),
mit je einem Eintrittsbereich (22), Austrittsbereich (23) und Rücklaufbereich (24)
mit Umlenkungen für das Förderband (2) und mit einer Bandspanneinrichtung (6),
mit der das Förderband (2) auf einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zugspannung einer solchen Größe haltbar ist, daß das Förderband (2) allein durch mittels des Drehantriebes (32) der Fördertrommel (3) auf das Förderband (2) übertragener Antriebskraft antreibbar ist, wobei über den Umfang des Trommelmantels (31) verteilt in dessen Axialrichtung verlaufende Zugmittel (7) angeordnet sind, an deren Außenseite die Innenkante (20) des Förderbandes (2) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zugmittel (7) ein endloser Flachriemen ist, der am oberen und am unteren Ende der Fördertrommel (3) umgelenkt ist und der entlang der Außenfläche des Trommelmantels (31) der Fördertrommel (3) in einer seitliche Abweichungen unterbindenden Führung (71) geführt ist, und daß die Zugmittel (7) durch einen mit dem Drehantrieb (32) der Fördertrommel (3) gekoppelten Antrieb in ihrer Längsrichtung aktiv bewegbar sind.

2. Spiralfördersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibwert zwischen Zugmittel (7) und Innenkante (20) des Förderbandes (2) so groß gewählt ist, daß eine Unterstützung der Innenkante (20) des Förderbandes (2) nicht erforderlich ist.

3. Spiralfördersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zugmitteln (7) Mitnehmer (72) zur Unterstützung der Innenkante (20) des Förderbandes (2) angebracht sind.

4. Spiralfördersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandspanneinrichtung (6) durch in das Förderband (2) integrierte Spannmodule gebildet oder ergänzt ist.

5. Spiralfördersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der auf Zug beanspruchten Seite (21) des Förderbandes (2) in dieses Dehn- oder Ausgleichsmodule zum Ausgleich von übermäßig hohen Bandspannungen eingearbeitet sind.

6. Spiralfördersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachriemen als Verschleißteil austauschbar ist.

7. Spiralfördersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es im Reversionsbetrieb, d. h. mit zwei Förderrichtungen, betreibbar ist.