DE102017127147A1

DE102017127147A1 - Flexibler Schneckenförderer

Info

Publication number: DE102017127147A1
Application number: DE102017127147.3A
Authority: DE
Inventors: Stan ROSS
Original assignee: Recover Energy Services Inc
Current assignee: Recover Energy Services Inc
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2018-05-24
Also published as: CA2984818C; US20180141758A1; US10189648B2; CA2984818A1

Abstract

Schneckenförderer werden üblicherweise in Industriebereichen eingesetzt, in denen ein horizontaler und/oder vertikaler Transfer von Feststoffen oder teilfesten Materialien erforderlich ist. Schneckenförderer nutzen ein rotierendes schraubenförmiges Spindelblatt, das gewöhnlich als Gewinde bezeichnet wird und das um eine Inline-Achse in einem Inline-Kanal rotiert. Es wird hier ein Schneckenförderer beschrieben, der der traditionellen Regel des Drehens um eine Inline-Achse nicht zu folgen braucht. Es wird eine flexible Drahtseilwelle zum Drehen um eine unbegrenzte Anzahl von Achsen eingesetzt, um es dadurch zu erleichtern, dass ein mit der flexiblen Drahtseilwelle durch Knöpfe verbundener Schneckenförderer über einen nichtlinearen Pfad verfährt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorzug, gemäß 35 U.S.C. § 119(e) , der am 18. November 2016 eingereichten provisorischen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/423,917, deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung allgemein bezieht, ist das Fördern von Materialien.
HINTERGRUND
In dem Bestreben, Materialien von einem Punkt zu einem anderen zu fördern, werden typischerweise Förderer eingesetzt. Förderer können aus pneumatischen Gebläsen, Schnecken, auf Rollen laufenden Bändern oder Schleppketten bestehen.
Schneckenförderer (auch als Förderschnecken oder archimedische Schraube bekannt) benutzen ein rotierendes schraubenförmiges Schneckenblatt, gewöhnlich Gewinde genannt, das um eine Inline-Achse in einem Inline-Kanal rotiert. Während Schnecken typischerweise zum Bewegen von granularen Feststoffen eingesetzt werden, können sie auch zum Bewegen von Flüssigkeiten oder einem Gemisch aus Feststoffen und Flüssigkeiten benutzt werden.
Schneckenförderer werden weithin in Industriezweigen eingesetzt, in denen Feststoffe oder teilfeste Materialien horizontal oder vertikal (oder eine Kombination von beiden) zu transferieren sind. Beispiele umfassen Industriezweige, die Lebensmittelabfälle, Holzspäne, Aggregate, Getreidekörner, Tierfutter, Verbrennungsasche, Fleisch und Knochenmehl, Siedlungsabfälle und vieles anderes verarbeiten.
Schnecken werden typischerweise an einem Ende von einem Elektro-, Hydraulik-, Pneumatik- oder Verbrennungsmotor angetrieben und können dabei frei innerhalb eines Lagers am gegenüberliegenden Ende rotieren. Die Volumenübertragungsrate ist proportional zur Drehzahl der Welle. In industriellen Steueranwendungen wird die Vorrichtung häufig als Zubringer mit variabler Geschwindigkeit durch Variieren der Drehzahl der Welle benutzt, um einem Prozess eine dosierte Rate oder Menge an Material zuzuführen.
Schneckenförderer können mit schräg nach oben gerichtetem Materialfluss betrieben werden. Wenn es der Platz zulässt, dann ist dies ein sehr wirtschaftliches Verfahren zum Heben und Fördern. Mit zunehmendem Neigungswinkel nimmt die Kapazität einer gegebenen Einheit ab.
Der Hauptnachteil von industriellen Schneckenförderern ist, dass sie einen Inline-Pfad benötigen, was bedeutet, dass sie nur auf einer einzigen Achse rotieren. Wenn also die Aufnahme- und Abgabepunkte der Schnecke nicht in einer direkten Linie liegen, dann sind ein oder mehrere Schneckenförderer oder ein anderer Förderertyp für die Anwendung nötig.
Somit besteht der Bedarf, ein Mittel zum mechanischen Fördern auf effiziente Weise auf einem Nicht-Inline-Pfad zu erleichtern.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine Schneckenfördervorrichtung beschrieben, die besonders zum Fördern von Materialien von einem ersten Punkt zu wenigstens einem zusätzlichen zweiten Punkt ausgelegt ist, umfassend wenigstens einen Schneckengewindeabschnitt, der an einem flexiblen Drahtseilwellenabschnitt angebracht ist, wobei ein länglicher Kanal den wenigstens einen Schneckengewindeabschnitt wenigstens teilweise umgibt, um ein Gehäuse für das Schneckengewinde zu schaffen, wobei der Kanal wenigstens einen Gewindeeinlassabschnitt und wenigstens einen Gewindeauslassabschnitt aufweist, die über die Länge des Kanals verlaufen, wobei der Förderer mehr als eine Bewegungsachse über die Gesamtheit der Länge des Kanals, wenigstens ein erstes Lager an oder nahe dem Ein- und/oder Auslassabschnitt haben kann, wobei das wenigstens eine Lager an einer starren Antriebswelle angebracht werden kann, die operativ am flexiblen Drahtseilwellenabschnitt angebracht ist, und eine mechanische Drehleistungsquelle, die mit der massiven Stahlwelle verbunden ist und eine gleichzeitige Rotation des Gewindes und der Welle um die mehr als eine Bewegungsachse bewirken kann.
Zusätzliche Ausführungsformen umfassen: die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt wenigstens einen Drahtseilabschnitt umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt mehrere Drahtseile umfasst, die zusammengewickelt sind, um einen einzigen Drahtseilabschnitt zu bilden; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein linksgeschlagenes Drahtseil umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein linksgeschlagenes Drahtseil mit linksgängigem Gewinde umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein linksgeschlagenes Drahtseil mit rechtsgängigem Gewinde umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein rechtsgeschlagenes Drahtseil umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein rechtsgeschlagenes Drahtseil mit rechtsgängigem Gewinde umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein rechtsgeschlagenes Drahtseil mit linksgängigem Gewinde umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der das flexible Drahtseil einen Durchmesser von bis zu 25 Millimetern hat; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der das flexible Drahtseil einen Durchmesser von mehr als 25 Millimetern hat; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der das flexible Drahtseil einen Durchmesser von wenigstens 50 Millimetern hat; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der das flexible Drahtseil einen Durchmesser von wenigstens 75 Millimetern hat; die oben beschriebene Vorrichtung, die zusätzlich schraubenförmige Gewinde um das flexible Drahtseil von mehr als dem Dreifachen des Durchmessers der flexiblen Drahtseilwelle enthält; die oben beschriebene Vorrichtung mit wenigstens einem Knopf, der gegen den flexiblen Drahtseilwellenabschnitt gepresst wird, um einen festen Punkt zu erzeugen, an dem das Schneckengewinde angebracht ist; wobei die oben beschriebene Vorrichtung einen Knopf aufweist, der gegen den flexiblen Drahtseilwellenabschnitt geklemmt ist, um einen festen Punkt zu erzeugen, an dem das Schneckengewinde angebracht ist; wobei die oben beschriebene Vorrichtung mehrere Knöpfe aufweist, die gegen den Drahtseilwellenabschnitt gepresst sind, wobei jeder Knopf vom nächsten über eine Länge des Drahtseilwellenabschnitts getrennt ist; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der Knopf aus Stahl ist und als Kontaktpunkt für ein Hängelager benutzt werden kann, um den Knopf und den Drahtseilabschnitt in dem Kanal aufzuhängen; die oben beschriebene Vorrichtung mit einem Hängelager, das an dem Drahtseilabschnitt in dem Kanal angebracht und wenigstens teilweise daran aufgehängt ist; die oben beschriebene Vorrichtung mit einem kurzen massiven Stahlwellenabschnitt, der über die Endwand des Kanals vorsteht und von wenigstens einem Lager getragen wird; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der kurze massive Stahlwellenabschnitt operativ mit einem Knopf verbunden ist, der gegen den längeren flexiblen Drahtseilwellenabschnitt gepresst wird; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der kurze massive Stahlwellenabschnitt eng mit einem Knopf gekoppelt ist, der operativ mit dem längeren flexiblen Drahtseilwellenabschnitt verbunden ist; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der Kanal ein rundes Rohr und eine im Wesentlichen U-förmige Wanne umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der Kanal Metall umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der Kanal Gummi umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung, bei der der Kanal flexibles synthetisches Rohr umfasst; die oben beschriebene Vorrichtung mit wenigstens einem zweiten Lager an oder nahe dem Ein- und/oder Auslassabschnitt, der sich gegenüber dem Ein- und/oder Auslassabschnitt befindet, an dem sich das erste Lager befindet, wobei das zweite Lager wenigstens eine massive Stahlwelle oder einen Knopf aufnehmen kann, die/der operativ an dem flexiblen Drahtseilwellenabschnitt angebracht ist. Es wird auch ein Verfahren zum Fördern von Materialien von einem ersten Punkt zu wenigstens einem zusätzlichen zweiten Punkt durch die oben beschriebene Schneckenförderervorrichtung beschrieben.
Diese und zusätzliche Ausführungsformen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Figurenliste

1 illustriert den Querschnitt von mehreren häufig benutzten Drahtseilkonfigurationen, in hier beschriebenen Verfahren nützlich.
2a ist eine Querschnittsillustration eines üblichen Drahtseiltyps, in hier beschriebenen Verfahren nützlich.
2b ist eine Querschnittsillustration eines nichtdrehenden oder gegendrehenden Drahtseils, in hier beschriebenen Verfahren nützlich.
3a illustriert einen Querschnitt eines auf einem Drahtseil platzierten Knopfs vor dem Pressen des Knopfs gegen das Drahtseil, in hier beschriebenen Verfahren nützlich.
3b illustriert einen Querschnitt eines Knopfs an dem Drahtseil nach dem Pressen des Knopfs gegen das Drahtseil, der einen Punkt zum Verbinden des Gewindes mit der flexiblen Drahtseilwelle aufnimmt, in hier beschriebenen Verfahren nützlich.
3c ist ein Querschnitt eines auf ein flexibles Drahtseil gepressten Knopfs, der einen Punkt zum Verbinden des Gewindes mit der flexiblen Drahtseilwelle aufnimmt, in den hier beschriebenen Verfahren nützlich.
4a illustriert einen kommerziell erhältlichen geteilten Ring, der auch als Aufspannknopf benutzt werden kann, der einen Punkt zum Verbinden des Gewindes mit der Welle des flexiblen Drahtseils aufnimmt, in den hier beschriebenen Verfahren nützlich.
4b illustriert eine zweite, breitere Version eines kommerziell erhältlichen Aufspannknopfs, der einen Punkt zum Verbinden des Gewindes mit der flexiblen Drahtseilwelle aufnimmt, in den hier beschriebenen Verfahren nützlich.
4c demonstriert einen handelsüblichen Aufspannknopf, der einen entfernbaren Verbinder als Überbrückung zwischen dem Knopf und einer oder mehreren Schneckenwindungen aufnimmt, in den hier beschriebenen Verfahren nützlich.
4d und 4e illustrieren zusätzlich eine dritte Aufschiebversion von Knöpfen, die mechanisch sowohl an dem flexiblen Drahtseil und dem Gewinde sichern, in den hier beschriebenen Verfahren nützlich.
5a illustriert eine typische schraubenförmige oder sektionale Schneckenwindung mit einer durch den Kern der Schnecke laufenden Welle.
5b illustriert eine typische wellenlose schraubenförmige Schneckenwindung mit einem Wellenkoppler, der an einem Ende des Gewindeabschnitts installiert ist.
5c illustriert eine typische Paddelschnecke, bei der die Welle schräg laufende Paddel hat, die operativ mit der Welle verbunden sind.
6a ist eine Querschnittslinienzeichnung einer Welle und einer sektionalen Windung (links) und einer Welle und einer schraubenförmigen Windung (rechts), die die Dickendifferenzen zwischen den beiden üblichen Schneckengewindetypen illustriert.
6b illustriert einen Typ von schraubenförmigem Schneckenbandgewinde bestehend aus rundem Stab.
6c illustriert einen Typ von schraubenförmigem Schneckenbandgewinde bestehend aus einem quadratischen Stab.
6d illustriert einen Typ von schraubenförmigem Schneckenbandgewinde bestehend aus flachem Draht.
6e illustriert ein Typ von schraubenförmigem Schneckenbandgewinde bestehend aus abgeschrägtem Draht.
7 illustriert ein Drahtseil mit Knöpfen, die über die Länge der flexiblen Drahtseilwelle installiert sind, die einen Punkt zum Verbinden des Gewindes mit der flexiblen Drahtseilwelle aufnehmen.
8a illustriert eine flexible Drahtseilwelle mit aufpressbaren Knöpfen, die mit wenigstens einigen der Schneckenwindungen entlang dem Wellenabschnitt verbunden sind.
8b illustriert eine flexible Drahtseilwelle mit aufpressbaren Knöpfen, die operativ mittels Verbindungsabstandsstücken zwischen dem Knopf und der Bandwindung verbunden sind.
9a illustriert einen kompletten Schneckenförderer mit Bandgewinde, verbunden mit einer flexiblen Drahtseilwelle, die entlang der Innenseite eines nichtlinearen Kanals verläuft.
9b ist eine ausführlichere Darstellung des Einlassbereichs des in 9a gezeigten Schneckenförderers.
9c ist eine ausführlichere Illustration des Auslassbereichs des in 9a gezeigten Schneckenförderers.
10 demonstriert eine Schnecke mit unterschiedlichen Knopftypen über ihre Länge.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die hier gezeigten Einzelheiten sind lediglich beispielhaft und sollen die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur illustrativ erörtern und werden im Rahmen der Bereitstellung dessen gegeben, was als die nützlichste und am leichtesten verständliche Beschreibung der Grundsätze und konzeptionellen Aspekte der Erfindung angesehen wird. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, Einzelheiten der Erfindung ausführlicher als für ein fundamentales Verständnis der Erfindung notwendig darzustellen, wobei die Beschreibung dem Fachmann, wie die verschiedenen Formen der Erfindung in die Praxis umgesetzt werden können.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf ausführlichere Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch in anderen Formen ausgestaltet werden und ist nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen begrenzt anzusehen. Stattdessen werden diese Ausführungsformen so gegeben, dass die vorliegende Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Umfang der Erfindung dem Fachmann im vollen Umfang übermittelt.
Wenn nichts anderes definiert ist, dann haben alle hier benutzten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie üblicherweise vom Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu der die vorliegende Erfindung gehört, verstanden wird. Die in der Beschreibung der Erfindung hier benutzte Terminologie dient nur zum Beschreiben bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht begrenzen. Die in der Beschreibung der Erfindung und den beiliegenden Ansprüchen benutzten Singularformen „ein/e/r“ und „der/die/das“ sollen auch die Pluralformen einbeziehen, wenn der Kontext nicht eindeutig etwas anderes anzeigt. Alle Publikationen, Patentanmeldungen, Patente und sonstige hier erwähnte Referenzen sind ausdrücklich in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Wenn nichts anderes angemerkt ist, dann sind alle Zahlenwerte, die Mengen von Inhaltsstoffen, Reaktionsbedingungen und so weiter, die in der Beschreibung und den Ansprüchen benutzt werden, ausdrücken, in allen Fällen als durch den Begriff „etwa“ modifiziert zu verstehen. Demgemäß sind, wenn nicht etwas Gegenteiliges angezeigt wird, die in der vorliegenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen dargelegten numerischen Parameter Näherungswerte, die in Abhängigkeit von den gewünschten, von der vorliegenden Erfindung angestrebten Eigenschaften variieren können. Zumindest, und nicht als ein Versuch, die Anwendung der Doktrin von Äquivalenten auf den Umfang der Ansprüche zu begrenzen, ist jeder numerische Parameter im Hinblick auf die Anzahl von signifikanten Stellen und gewöhnlichen Rundungsansätzen anzusehen.
Obwohl die den breiten Umfang der Erfindung darlegenden numerischen Bereiche und Parameter Näherungswerte sind, sind die in den spezifischen Beispielen dargelegten numerischen Werte so genau wie möglich angegeben. Jeder numerische Wert enthält jedoch inhärent bestimmte Fehler, die sich notwendigerweise aus der in den jeweiligen Testmessungen gefundenen Standardabweichung ergeben. Jeder in der vorliegenden Beschreibung angegebene numerische Bereich beinhaltet jeden engeren numerischen Bereich, der in einen solchen breiteren numerischen Bereich fällt, so als wenn solche engeren numerischen Bereiche darin ausdrücklich angegeben worden wären.
Zusätzliche Vorteile der Erfindung werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und gehen teilweise aus der Beschreibung hervor oder können durch Umsetzen der Erfindung gelernt werden. Es ist zu verstehen, dass sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende ausführliche Beschreibung lediglich beispielhaft und erläuternd sind und die Erfindung wie beansprucht nicht begrenzen sollen.
Mechanische Feststoffförderung wurde traditionell unter Verwendung eines Förderers durchgeführt, um eine Feststoffphase von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt zu bewegen. Wenn jedoch der Ausgangspunkt nicht über einen hindernisfreien Pfad zum Zielpunkt führt, dann müssen die Feststoffe einen oder mehrere zusätzliche Punkte passieren, bevor sie am Zielpunkt ankommen. In solchen Fällen werden zusätzliche Schnecken eingesetzt, um die Feststoffe vom Ausgangspunkt zu einem Zwischenpunkt zu bewegen, wo sie von zusätzlichen Förderern gesammelt und zu zusätzlichen Zwischenpunkten bewegt werden, bis der Zielpunkt für den letzten Förderer über einen direkten, hindernisfreien Weg erreichbar ist.
Der Einsatz von zusätzlichen Förderern zum Überwinden eines Hindernisses erfordert mehrere Schnecken, Kanäle, Antriebsmotoren und unterstützende elektrische Infrastruktur. Zusätzliche bewegliche Komponenten in einem Prozess erhöhen die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen, die zu kostspieligen Ausfallzeiten führen können. Der Einsatz einer flexiblen Schnecke in einem starren oder halbstarren Kanal zum Fördern von Materialien über einen nichtlinearen Pfad wäre für den Bediener sowohl vom Zuverlässigkeits- als auch vom Wirtschaftlichkeitsstandpunkt her vorteilhaft.
Die veröffentlichte US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 2013/0132504A1 beschreibt eine Schnecke zum Fördern von unstabilisiertem Bohrgut, die Universalgelenke zwischen Abschnitten von herkömmlichen Schnecken innerhalb einer halbstarren Wanne benutzt. Die Verwendung von Universalgelenken in dieser Anwendung verursacht jedoch außergewöhnliche Belastungen des dem Motor am nächsten liegenden Universalgelenks, weil das erste Universalgelenk das Drehmoment des Förderers selbst plus zusätzliches, von den zu fördernden Materialien verursachtes Drehmoment aushalten muss, oder Verstopfungen, die einen plötzlichen Rotationsstopp verursachen können. Zum Beispiel, wenn sich etwas in einem Abschnitt des Schneckengewindes verklemmt, der sich am weitesten vom Ende der am engsten mit dem Motor gekoppelten Schnecke entfernt befindet, dann erfährt das dem Motor am nächsten liegende Universalgelenk mehr Drehmomentbelastung als das Universalgelenk, das dem Hindernis am nächsten liegt. Empirische Forschungsarbeiten der Verwendung von Schnecken, die mit nur einem einzigen Universalgelenk ausgestattet sind, um unstabilisiertes Bohrgut zu fördern, wie in der veröffentlichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 2013/0132504A1 identifiziert, hat sich als ein unrentables Verfahren aufgrund des Bruchs des Universalgelenks erwiesen und schmutzig in der Reparatur aufgrund der Tatsache, dass das Universalgelenk an einem Ort installiert werden muss, der voll von ätzenden und öligen Materialien ist.
Es wurde andere Bemühungen unternommen, flexible Schnecken zu bauen. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 5,119,931 die Verwendung eines flexiblen Gelenks, das aus einem kurzen Kabel mit Kopplern an jedem Ende konstruiert ist. Das flexible Kabelgelenk ist an beiden Enden mit herkömmlichen starren Schneckenwellen mittels einer aufgesteckten Fassung verbunden, so dass sich die erste starre Schneckenwelle auf einer ersten Achse drehen kann, während sich die zweite starre Schneckenwelle auf einer zweiten Achse dreht. Ein einziger Antriebsmotor ist mit dem ersten oder zweiten starren Wellenabschnitt verbunden, während das flexible Kabel eine Kraftübertragung erleichtert, die die Rotation beider Achsen im Einklang zulässt. Die Verwendung eines kurzen Kabelabschnitts zum Erzeugen eines flexiblen Gelenks erlaubt das Fördern über einen nichtlinearen Pfad. Das zum Verbinden der starren Schneckenabschnitte benutzte aufgesteckte Kopplerdesign wird jedoch zum Schwachpunkt der Schneckenwellenbaugruppe. Einfach ausgedrückt könnte sich eine Schneckenwelle mit einem Durchmesser von 25-75 mm (Millimeter) nicht zuverlässig auf einen Bolzen verlassen, der einen wesentlich kleineren Durchmesser hat, um das zum Erleichtern der Rotation aller Abschnitte einer Schneckenwelle und Gewinde notwendige Drehmoment aufzunehmen.
Ein weiteres Beispiel für einen Versuch einer flexiblen Schneckenkomponente wird im US-Patent Nr. 5,687,832 angeboten. Während das Patent eine geradwellige Schnecke beschreibt, die keine Biegekapazität hat, ist das Schneckengewinde selbst so ausgelegt, dass es sich verformt, wenn Hindernisse wie große Steine sonst ein Verklemmen an engen Stellen des Förderers verursachen würden. Das flexible Blatt oder der Windungsabschnitt ist aus Gummi konstruiert, so dass er sich zum Aufnehmen von Hindernissen biegen und nach dem Passieren des Hindernisses wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann. Während das Patent eine Vorrichtung beschreibt, die von ihrer Form abweichen und sie wieder einnehmen kann, erleichtert sie nicht die Möglichkeit, in einen nichtlinearen Pfad überzugehen.
Ein anderes Beispiel für einen Versuch einer flexiblen Schnecke findet sich in US-Patent Nr. 3,727,746 , wo eine äußere Welle aus einer flexiblen Gummiröhre (oder einem ähnlichen Material) eine halbstarre innere Welle einhaust, während ein länglicher Schraubenflügel aus flexiblem Material (zum Beispiel Gummi oder Kunststoff) adhäsiv mit der flexiblen Röhre verbunden ist, die sich von der Welle nach außen erstreckt. Das Design wäre zwar etwas flexibel, aber es wäre nicht für den Einsatz in industriellen Fördereranwendungen geeignet, wo eine lange Nutzlebensdauer genauso wichtig ist wie Funktionalität.
Ein anderes Beispiel für einen Versuch einer flexiblen Schnecke findet sich in US-Patent Nr. 2,763,362 , wo kurze Abschnitte von herkömmlichen Schnecken mit einem Universalgelenk verbunden sind. Ein Antriebsmotor bewirkt eine Drehbewegung des starren Wellenabschnitts, die über das Universalgelenk von einem ersten starren Schneckenabschnitt zu einem zweiten starren Schneckenabschnitt zu übertragen ist. Die Schnecke befindet sich in einem starren Gehäuse mit flexiblen Abschnitten inline zu dem/n Universalgelenkort(en). Während das US-Patent Nr. 2,763,362 einen Versuch einer flexiblen Schneckenvorrichtung beschreibt, würde die Vorrichtung selbst aufgrund der Anzahl von individuell drehenden Komponenten klar zu mechanischem Bruch neigen.
Das typischere und üblichere Verfahren zum Fördern von Feststoffen über einen nichtlinearen Pfad besteht darin, Schleppkabel einzusetzen, die in der Industrie üblicherweise als Schleppketten bekannt sind. Ein Beispiel für eine Schleppkette befindet sich im US-Patent Nr. 2,756,866 .
Schleppketten bestehen aus einem geschlossenen starren Rohrkreislauf, der in mehreren Richtungen manipuliert werden kann. Der geschlossene starre Rohrkreislauf beinhaltet einen Einlasstrichter, so dass Feststoffe in den Rohrabschnitt eintreten können, und einen Auslass, an dem Feststoffe aus dem Rohrabschnitt ausgeworfen werden können. Innerhalb des geschlossenen starren Rohrkreislaufs befindet sich ein rotierendes Antriebskettenrad, das die an einer Kette oder einem Seil innerhalb der starren Röhre befestigten Paddel ergreift und zieht. Während das rotierende Antriebskettenrad ein Paddel ergreift, bewegt es das Paddel um das Antriebskettenrad vorwärts und schickt dadurch die Kette oder das Seil (und die Paddel) in der entgegengesetzten Richtung.
Schleppketten sind eine ausgezeichnete Möglichkeit, Feststoffe über einen nichtlinearen Pfad zu fördern. Angesichts der Tatsache, dass das Design das eines geschlossenen Kreislaufs ist, muss sich jedoch jede Schleppkette sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung bewegen, und angesichts der Tatsache, dass zusätzliche Konstruktionsmaterialien benötigt würden, wären die Kapitalkosten für einen Schleppkettenförderer typischerweise sehr hoch.
Mehrere Hersteller wie zum Beispiel Hapman, Flexicon, Agritech Slovakia und Pigtek Americas vermarkten ein flexibles Schneckensystem kommerziell. Die Konstruktionsmaterialien beinhalten typischerweise eine Art von wellenloser schraubenförmiger Windung, die in einem flexiblen Kanal wie zum Beispiel einem PVC-(Polyvinylchlorid)-Rohr verläuft. Das flexible Schneckensystem aller oben erwähnten Hersteller ist im Allgemeinen vom selben Design, und während die Förderer sicherlich flexibel sind, sind sie zum Beispiel im Hinblick auf ihre Länge, ihre Drehzahl und ihren Durchmesser begrenzt. Diese Begrenzungen sind auf die Anfälligkeit der wellenlosen schraubenförmigen Windung, sich korkenzieherartig zusammenzuziehen und zu kollabieren, oder auf die Haltbarkeit des flexiblen Kanals selbst zurückzuführen. Praktisch alle, wenn nicht sogar alle, obigen Hersteller von flexiblen Schnecken konstruieren ihre Förderer für die Viehwirtschaft oder die Landwirtschaft, wo die Fördermaterialien granular sind (zum Beispiel Saatkörner oder Pellets) und sehr niedrige Schüttdichten haben (zum Beispiel weniger als 800 Kilogramm pro Kubikmeter Volumen).
Somit besteht Bedarf an einem verbesserten Verfahren zum Erleichtern des Förderns von Materialien von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt über einen nichtlinearen Pfad, während sie die von konventionellen linearen Schneckenförderern gebotene Kapazität oder Haltbarkeit nicht erheblich herabsetzen.
Ein Haupthindernis in Verbindung mit dem Einsatz einer Schnecke in einem nichtlinearen Pfad ist die Schneckenwelle selbst. Wie oben erwähnt, gab es Bestrebungen, eine flexible Schneckenwelle zu erzeugen, aber frühere Bestrebungen, eine zuverlässig massive Welle nachzuahmen, neigen im Betrieb zu Ermüdung und Bruch oder sind im Hinblick auf Haltbarkeit und Kapazität begrenzt. Die Nutzung einer rentablen, leicht verfügbaren flexiblen Welle, die von ihrem Design her sowohl flexibel als auch äußerst fest ist, wäre betrieblich äußerst vorteilhaft.
Drahtseile oder Stahlseile, auch als Kabel bekannt, bestehen aus mehreren Stahldrahtsträngen, die um einen Kern zu einer Helix gewickelt sind. Stahldraht kann aus unlegiertem Kohlenstoffstahl oder Edelstahl bestehen. Je höher die Qualität des zum Herstellen der Drähte verwendeten Stahls, desto höher ist auch die Qualität des erzeugten Drahtstahls. Es ist üblich, Pflugstahl oder extraverbesserten Stahl (EIS) oder extra-extraverbesserten Stahl (EEIS) zu benutzen, wobei Letzterer ein Pflugstahl höherer Qualität ist.
Drahtseil ist sowohl stark als auch zuverlässig und typischerweise das einzige Seil, das von Hebevorrichtungen wie Kranen oder Fahrstühlen oder zum Erleichtern der mechanischen Kraftübertragung wie beispielsweise bei Schleppfahrzeugen benutzt wird. Während Vollstangenkreisläufe wie zum Beispiel Ketten ebenfalls äußerst stark sind, ist ein Ausfall typischerweise unvorhersehbar, während Mängel in Stahlseil weniger kritisch sind, weil die anderen das Kabel bildenden Drähte die zusätzliche Aufgabe eines gebrochenen Strangs übernehmen. Zusätzlich verursacht das schraubenförmige Design eines Stahlseils Reibung zwischen individuellen Drahtsträngen, was die Schwäche von ein paar gebrochenen Strängen weiter kompensiert.
1 illustriert die Vielfalt von Drahtkonfigurationen von nur einem von vielen Drahtseilherstellern. Trotz der Vielfalt kann Drahtseil allgemein in zwei Kategorien unterteilt werden:

1. verseilte Seile (10) bestehen aus einem Kern aus Stahl, Drahtseil oder synthetischem Material, das mit gruppierten Stahlsträngen bedeckt ist, die in Links- oder Rechtsverdrehungen oder gewöhnlichen oder Gleichschlagrichtungen verlegt sind;
2. drehbeständige Seile (11) bestehen typischerweise aus zwei oder mehr Lagen von Stahldrahtsträngen, die schraubenförmig um einen Kern verlegt sind, der aus Stahl, Drahtseil oder synthetischem Material besteht. Die Richtung der ersten Lage von den Kern bedeckenden Stahlsträngen ist entgegengesetzt zur Richtung der den Kern bedeckenden äußeren Lage von Stahlsträngen, was die Möglichkeit reduziert, dass sich das Drahtseil unter Last verdreht. Drahtseile, die mit drei Stahllagen in abwechselnden Richtungen um den Kern konstruiert sind, sind am beständigsten gegen Rotation/Verdrehen unter Last (siehe auch 2a und 2b).

2a und 2b illustrieren den Unterschied zwischen den beiden auf eine vereinfachte Weise näher. 2a ist ein Querschnitt eines verseilten Seils (20) mit einem von einer einzigen äußeren Lage (22) bedeckten inneren Kern (21). 2b ist ein Querschnitt eines drehbeständigen Seils (26) mit einem mit einer ersten Lage (24) bedeckten inneren Kern (23), bedeckt mit einer zweiten Lage (25), die in einer Richtung (des schraubenförmigen Legens) entgegengesetzt zur ersten Lage (24) verläuft. Zusätzlich umfassen die 2a & b Pfeile (28), die die Richtungsanordnung jeder Lage zeigen.
Während Schneckenförderer im Allgemeinen nur in einer Richtung laufen, würde es ein nichtrotationales Drahtseil dem Bediener ermöglichen, die Richtung umzukehren, ohne das nichtdrehende Drahtseil zu beschädigen, und ist somit das bevorzugte Material zur Wellenkonstruktion in der hier beschriebenen Ausführungsform.
Angesichts der Tatsache, dass das Drahtseil aus vielen Strängen von kleinerem Draht besteht (27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f und 27g), hätte das Schweißen oder Fusionieren von Schneckengewinde direkt an das Drahtseil zur Folge, dass die individuellen Stränge beschädigt oder sehr brüchig werden und zu reißen neigen. So beinhaltet eine hier beschriebene Ausführungsform die Benutzung von Knöpfen, die eine operative Verbindung zwischen dem flexiblen Drahtseil und dem Schneckengewinde erleichtern.
Presshülsenknöpfe werden hydraulisch gegen das Drahtseil gepresst. Presshülsenknöpfe bestehen typischerweise aus Kohlenstoffstahl oder Edelstahl und sind äußerst beständig gegen hohe oder tiefe Temperaturen oder Belastungsrisse und haben typischerweise, je nach dem Typ des eingesetzten Drahtseils, eine Effizienz von mehr als 90 % der Katalogfestigkeit des Drahtseils. Presshülsenknöpfe können auch speziell so hergestellt werden, dass sie kürzer oder länger oder dicker oder dünner oder keilförmig oder anderweitig sind, um die Anforderungen des Endbenutzers zu erfüllen.

Vor dem Pressen wird jeder Knopf (siehe zum Beispiel 30a in 3) über das Drahtseil (26) zu einer gewünschten Stelle geschoben und danach hydraulisch auf das Drahtseil gepresst, um zu bewirken, dass der Knopf künstlich an seinem Platz festfusioniert wird, so dass er nicht über die Länge des Drahtseils gleiten oder sich bewegen kann. Dies ist gewöhnlich als „Festfressen“ oder „Terminieren“ auf dem Drahtseil bekannt. Die 3a & 3b illustrieren einen Querschnitt eines Knopfs und Drahtseils vor (30a) und nach (30b) dem Pressen des Knopfs gegen das Drahtseil. Der äußere Rand (32) des Knopfs hat einen größeren Durchmesser (33) als der hohle Kern (35) des Innendurchmessers (34) des Knopfs, der wiederum einen größeren Durchmesser (31) hat als das Drahtseil (26). Nach dem Pressen wird der Knopf effektiv aufgrund der Tatsache auf das Drahtseil kaltfusioniert, dass der Knopf bis zu dem Punkt zusammengequetscht wurde, an dem sich der Knopf in und um (36) die Textur des Drahtseils selbst bildet. Das Pressen des Knopfes ist dann komplett, wenn das hydraulische Kompressionswerkzeug die vom Hersteller des Knopfs vorbestimmten Belastungsanforderungen erfüllt hat. Die durch herkömmliches hydraulisches Pressen auf einen Knopf aufgebrachte Belastung führt typischerweise zu einem Außendurchmesser von etwa 10 % weniger als vor dem Pressen, während die Länge des Knopfs nach dem Drücken typischerweise größer ist. Die Information in der Tabelle stammt aus Abschnitt 3 des Hanes Supply/CCISCO-Katalogs (dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist) und illustriert die resultierende Größenänderung eines Presshülsenknopfs von wenigstens einem Hersteller.

Tabelle
Drahtseilgröße	Durchmesser		Länge
Drahtseilgröße	(vor Kompression)	(nach Kompression)	(vor Kompression)	(nach Kompression)
19,05 mm 0,75 Zoll	49,93 mm 1,69 Zoll	39,37 mm 1,55 Zoll	69,34 mm 2,73 Zoll	82,55 mm 3,25 Zoll
25,4 mm 1,0 Zoll	57,15 mm 2,25 Zoll	52,07 mm 2,05 Zoll	93,22 mm 3,67 Zoll	110,74 mm 4,36 Zoll
31,75 mm 1,25 Zoll	71,37 mm 2,81 Zoll	65,02 mm 2,56 Zoll	116,33 mm 4,58 Zoll	137,67 mm 5,42 Zoll

Hydraulisch pressbare Presshülsenknöpfe sind handelsübliche Produkte, die üblicherweise von Industriebedarfsläden erhältlich und demgemäß in Verbindung mit der hier beschriebenen Ausführungsform besonders nützlich sind.
Die 4a, 4b und 4c illustrieren auch einen anderen Knopftyp, der hier nützlich wäre. Ebenfalls handelsüblich, lässt es ein geteilter Ring (40) bestehend aus einem oberen Abschnitt (41) und einem unteren Abschnitt (42) zu, dass ein Schraubbolzen oder eine Schraube (43) den oberen und den unteren Abschnitt zusammenhält, oder lässt es zu, dass eine Klammer (nicht gezeigt) den oberen und den unteren Abschnitt zusammenhält. Ein geteilter Ring würde es dem Benutzer ermöglichen, den geteilten Ring entfernbar an dem flexiblen Drahtseil und dem Gewinde zu befestigen. Wie der Presshülsenknopf, kann der geteilte Ring auch verhindern, dass durch Schweißen induzierte Wärme nicht auf das Drahtseil übertragen wird, so dass Schäden an den individuellen Strängen verhindert werden. Wenn es Bedenken in Bezug auf Knopfschlupf entlang dem flexiblen Drahtseil gibt, dann kann der hohle Korridor des Knopfs (der das Drahtseil aufnimmt) Griffbänder (nicht gezeigt) oder Noppen (45) aufweisen, um zusätzliche Traktion zwischen dem Knopf und dem Drahtseil zu erzielen. Zusätzlich hat ein Knopf, der auf das flexible Drahtseil geklemmt werden kann, während er die Flexibilität des Drahtseils oder des Gewindes nicht erheblich begrenzt, den zusätzlichen Vorteil, dass er entfernt werden kann, wenn die erste Platzierung nicht ideal ist, und es kann ein geteilter Ring benutzt werden, der extrem schmal oder sehr breit ist, durch Installieren, Markieren, Entfernen, Verändern (zum Beispiel Schweißen einer Gewindeverbindung (44) auf den äußeren Abschnitt des Knopfs, wobei ein Schraubverbinderstück in den Knopf geschraubt werden kann, das danach direkt auf das Gewinde geschweißt wird, und trotzdem ohne Auswirkung auf das Drahtseil neu installiert werden kann.
Roxell (eine Abteilung von CTB, Inc.) stellt ein Produkt her, das als „Schneckenkoppler“ bekannt ist und zum Verbinden von zwei Längen von Schneckengewinden miteinander zu einer einzigen, größeren Länge benutzt wird. Ein alternatives Design eines Knopfes ist zwar dem „Schneckenkoppler“ wie in den 4d und 4e demonstriert visuell ähnlich, wo ein Löffelknopf (46) mit wenigstens einer Teilwindung (48a) erzeugt wird, so dass ein Teil der Länge des Gewindes (49a) wenigstens teilweise gelöffelt werden kann, um einen Kontaktpunkt zwischen dem Gewinde und der flexiblen Drahtseilwelle (26) zu erleichtern. Dieses Knopfdesign beinhaltet auch einen hohlen Kern (47), so dass der Löffelknopf (46) über das Drahtseil (26) geschoben und befestigt werden kann (um dadurch zu gewährleisten, dass er sich nicht inline mit dem Drahtseil bewegen kann). Das Befestigen dieses Knopftyps am Drahtseil kann eine Reihe verschiedener Klammerdesigns (zum Beispiel eine Rohrklammer oder eine Schlittenklammer) oder Einstellschrauben oder ein alternatives Verfahren beinhalten, das denselben Zweck erfüllt. Zusätzlich illustrieren, wie der „Schneckenkoppler“ von Roxell, 4d & 4e, dass die doppelten Teilwindungen (48a & 48b) des Löffelknopfs einen Kontaktpunkt zwischen dem Drahtseil und einer einzigen Schneckenlänge (49a) erleichtern oder einen Kontaktpunkt zwischen dem Drahtseil und zwei Schneckenlängen (49a & 49b) erleichtern und dabei auch zwei Schneckenlängen (49a & 49b) zu einer einzigen, größeren Schneckenlänge verbinden.
Der Fachmann wird erkennen, dass, ohne Begrenzung, ein Knopf Presshülsen oder Stauchhülsen oder Aufklemmkoppler oder eine alternative Einrichtung beinhalten kann, die nach beabsichtigtem Design oder anderweitig an dem flexiblen Drahtseil und entweder direkt oder indirekt am Gewinde befestigt werden kann, ohne die funktionelle Flexibilität des Drahtseils oder des Gewindes zu begrenzen.
In einem in 7 illustrierten Beispiel sind pressbare Knöpfe (70) sicher entlang der Länge des Drahtseils (26) befestigt, um dadurch ein Fundament zu erzeugen, an dem der Hersteller des nichtlinearen Schneckenförderers die flexible Welle mit dem Gewinde verbinden kann. Unabhängig vom Typ des mit einer hier beschriebenen Ausführungsform benutzten Gewindes müssen wenigstens intermittierende Abschnitte des Gewindes mit den Knöpfen an der flexiblen Drahtseilwelle verbunden werden, um zu verhindern, dass das Gewinde beim Gebrauch erhebliche Drehmomente tragen muss.
Unabhängig vom Knopfdesign erzeugen die Knöpfe unabsichtlich kurze starre Abschnitte entlang der flexiblen Drahtseilwelle. Während kurze starre Abschnitte für das Erzeugen einer flexiblen Welle kontraproduktiv sind, ist ein bestimmter (wenn auch isolierter) Betrag an Steifigkeit entlang einer flexiblen Drahtseilwelle akzeptabel. Wie 7, so illustriert auch 8a das gleiche flexible Drahtseil (26) mit über seine Länge installierten aufpressbaren Knöpfen (70). 8a illustriert jedoch auch, dass nicht jede Windung einen Befestigungspunkt braucht. Es wäre sinnvoll, jede zweite Windung oder mehrere Windungen in einer Reihe zu überspringen, wodurch sie hängen und frei (80) gelassen werden, um sich mit größerer Flexibilität bewegen zu können als die Windungen, die mit Knöpfen an dem flexiblen Drahtseil befestigt sind. Das Aufhängen von mehr als 50 % der Windungen entlang einer flexiblen Drahtseilwelle wäre von geringerem Belang für einen Schneckenhersteller, weil kurze wellenlose Schnecken weniger anfällig für Ausfälle sind als lange wellenlose Schnecken. Jedesmal, wenn das Gewinde mit der flexiblen Drahtseilwelle verbunden wird, wird die Länge der wellenlosen Schnecke durch die Steifigkeit der (flexiblen Drahtseil-) Wellenschnecke zurückgesetzt.
Wie zuvor identifiziert, können die Knöpfe in vielen verschiedenen Typen und Gestalten hergestellt werden (zum Beispiel 30a, 40 oder 46). Unabhängig vom Knopfdesign besteht der Zweck des Knopfes darin, einen Verbindungspunkt (82) zwischen der Windung (81) und dem Knopf (70) herzustellen. 8b illustriert, wie Abstandsstücke (83) zum Erleichtern eines Verbindungspunkts (82) zwischen der Windung (81) und dem Knopf (70) benutzt werden können. Die Abstandsstücke (83) sind typischerweise aus demselben Material wie das, aus dem der Knopf hergestellt ist, und sind im Wesentlichen rund oder quadratisch oder rechteckig und typischerweise an den Knopf und das Gewinde angeschweißt oder damit verschraubt. Das Schweißen an den Knopf verursacht zum Beispiel nicht dieselben Bedenken wie das Schweißen direkt an das Drahtseil, weil die Dicke des Knopfs eine Möglichkeit zum Ableiten von Wärme in die Atmosphäre oder zum erheblichen Diffundieren durch die Teile des Knopfes bietet, die mit dem Drahtseil in Kontakt sind, um dadurch die Möglichkeit zu reduzieren oder zu eliminieren, dass Wärme den Ausfall eines Drahtseils verursacht.
Das nächste Hindernis in Bezug auf den Einsatz einer Schnecke in einem nichtlinearen Pfad ist das Gewinde, das wie die flexible Welle auch entlang einer unbegrenzten Anzahl von Achsen laufen können muss.
Im Allgemeinen können Schneckenförderer in zwei primäre Kategorien unterteilt werden, die in den 5a und 5b illustriert sind:

a) Schnecken, die eine Welle (50) benutzen, die parallel zur Länge des Förderers verläuft. Der Außendurchmesser der Welle ist wenigstens gleich oder kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes. Die Welle (51) erstreckt sich typischerweise von dem durch ein oder mehrere Lagerantriebsräder (nicht gezeigt) gestützten Gewinde, was die Rotation erleichtert; und
b) Schnecken, die ohne Welle (53) gebaut sind, die über die volle Länge des Förderers laufen. Das wellenlose Gewinde (54) ist typischerweise mit einem Lager und Antriebsmotor mittels wenigstens eines kurzen Wellenabschnitts (nicht gezeigt) oder einer Kopplungsvorrichtung (55) verbunden, die die Kraftübertragung auf das Gewinde (54) erleichtert.

Während jede Anwendung Vorzüge hat, sind wellenlose Schnecken typischerweise in ihrer Länge im Vergleich zu Schnecken begrenzt, die eine Welle einsetzen, aufgrund der Tatsache, dass das Gewinde das Drehmoment der Schnecke, Reibung und Gewicht der Fördermaterialien tragen muss. Diese Faktoren sind von zentraler Bedeutung, weil die Biegesteifigkeit des Gewindes beibehalten werden muss, da das Gewinde sich sonst korkenzieherartig zusammenzieht, so dass es auf sich selbst kollabiert und der Gewindeabschnitt repariert oder ersetzt werden muss. Offensichtlich kann dieser Ausfall zu Produktionsstillstandszeiten und/oder zu kostspieligen Reparaturen führen.
Schneckengewinde können allgemein in drei Kategorien unterteilt werden. 6 zeigt eine Querschnittsillustration der üblichsten Gewindetypen, die sektional und schraubenförmig sind. Der Querschnitt dieser beiden Gewindetypen zeigt einen Hohlröhrenwellenabschnitt (60) als Referenz. Alternativ kann auch eine massive Welle (nicht gezeigt) eingesetzt werden. Paddelwindungen sind unter den drei die unüblichsten.

a) Sektionale Windungen (61) sind individuelle Windungen, die Ende an Ende oder überlappend angeordnet sind, um eine größere Schneckenlänge zu erzeugen. Dieser Gewindetyp wird typischerweise aus einem Stahlblech ausgestanzt oder ausgeschnitten und zu der gewünschten Teilung gebogen oder geformt. Die Dicke (mit einem X markiert) der Windung hat einen konstanten Wert vom ID (62), wo sie an die Welle (60) an den AD (63) der Windung(en) gefügt wird;
b) schraubenartige Windungen (64) sind eine Länge von Endloswindungen, gebildet aus einer einzigen Länge Stahl. Dieser Gewindetyp ist typischerweise in der Nähe des AD (65) dünner, während der ID (66), wo er an die Welle (60) gefügt ist, dicker ist. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sich der Stahl um den Durchmesser strecken muss, was bedeutet, dass entlang der Streckung weniger Stahl und in streckungsfreien Abschnitten mehr Stahl vorhanden ist. Um den dünneren Abschnitt einer gestreckten Windung zu kompensieren, fügen einige Hersteller eine Aufpanzerung oder eine zusätzliche Stahlschicht hinzu, um einen bekannten Hochabnutzungsbereich zu kompensieren. 6 illustriert ferner, dass X (die Dicke der Windung) an allen Stellen mit Ausnahme von Y oder dem Bereich zwischen X und Y konstant ist;
c) Paddelschnecken (56) sind in 5c illustriert. Paddelschnecken (56) sind zwar weniger üblich, umfassen aber Spaten (57), die operativ mit einem Wellenabschnitt (54) verbunden (58) sind. Paddelschnecken werden typischerweise zum Mischen oder Vermengen von Materialien während des Förderns benutzt. Förderung erfolgt intermittierend über die Länge der Schnecke, während jeder Spaten (57) die Materialien berührt.

Sowohl sektionale als auch schraubenförmige Windungen können mit Links- oder Rechtsdrehungen und vielen Teilungen einschließlich Standardwindungsteilung (wobei die Länge einer einzigen Windung gleich ihrem Durchmesser ist), einer kurzen Teilung (bei der die Länge einer einzigen Windung kleiner ist als ihr Durchmesser), einer langen Teilung (wobei die Länge einer einzigen Windung größer ist als ihr Durchmesser), variabler Teilung oder einer Kombination der obigen, gekerbten Windungen, Bandwindungen, konisch zulaufenden Windungen, Kegelwindungen und Hohlwindungen (die den Umlauf von Heiz- oder Kühlfluid zulassen) gebaut werden. Ferner können Gewinde Überzüge, Verschleißschuhe, Bürsten oder Aufpanzerung zur Haltbarkeit, unter anderen Optionen, aufweisen.
Das in einem nichtlinearen Förderer benutzte Schneckengewinde muss sich jederzeit um mehr als eine Achse biegen können (nachfolgend als unendliche Anzahl von Achsen bezeichnet). Der Fachmann wird erkennen, dass das in der hier beschriebenen Ausführungsform benutzte Gewinde ohne Begrenzung ausgewählt werden kann aus:

• allgemein dünneren (im Gegensatz zu dickeren) herkömmlichen Schneckenwindungen, die entweder sektional (61) oder schraubenförmig (64) oder eine Kombination aus beiden sind; oder
• Bandwindungen, die entweder sektional (und typischerweise flach) oder schraubenförmig (und typischerweise aus rundem Stab (67b), quadratischem Stab (67c), flachem Stab (67d) oder abgeschrägtem Stab (67e)) oder eine Kombination von beiden sind.

Es wäre zwar möglich, einen nichtlinearen Förderer und Kanal zu bauen, der in einem vollständigen Kreis umläuft, aber der mindestmögliche Durchmesser des kreisförmigen Förderers müsste offensichtlich für größere Schnecken größer und für kleinere Schnecken kleiner sein. Angesichts der Tatsache, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen neu sind und die Benutzung von Drahtseil zum Erzeugen der flexiblen Welle nicht typisch ist, wurden gegenwärtig keine Forschungsarbeiten oder Daten gefunden, um die axiale Steifigkeit eines Drahtseils mit Knöpfen über seine Länge zu bestimmen. Informationen über den sicheren Wickeldurchmesser eines Drahtseils entlang einer Spule (gewöhnlich als Durchmesser-DurchmesserVerhältnis oder D-D-Verhältnis bezeichnet) sind erhältlich und werden nachfolgend lediglich zur Bezugnahme erörtert.
Im Allgemeinen wickeln Drahthersteller ein verseiltes Drahtseil auf ein Verhältnis von 15:1, wobei die erste Zahl der Spulendurchmesser und die zweite Zahl der Drahtseildurchmesser ist. Im Falle eines unter einer erheblichen Last befindlichen Drahtseils wird es als gute Praxis angesehen, das Drahtseil auf ein Verhältnis von 40:1 zu wickeln. Zum Beispiel würde ein Drahtseil mit einem Durchmesser von 2,54 cm (Zentimeter) auf eine Spule mit einem Mindestdurchmesser von 38,1 cm oder 101,6 cm für ein Drahtseil unter Hochlastbedingungen gespult. Angesichts des Fehlens von qualitativen Daten über die axiale Steifigkeit eines in der vorliegenden Anwendung benutzten Drahtseils wird empfohlen, dass die hier beschriebene Welle mit einem D-D-Mindestverhältnis (Durchmesser von Drahtseil zu impliziertem Durchmesser der nichtlinearen Achse) von mindestens dem größeren aus den beiden eingesetzt wird, unabhängig von der Tatsache, dass das Drahtseil nicht unter Last ist.
Die 9a, 9b und 9c sind Röntgenbilder eines kompletten Schneckenförderers (90), der über einen nichtlinearen Pfad läuft. In diesem Beispiel umfasst der Kanal eine U-förmige Wanne mit einer Endplatte (92 a und b), um ein Lager (97 a und b) des Flanschtyps und eine aufgeschraubte geflanschte (93) Abdeckplatte (94) (idealerweise) abzustützen. Der Einlass (95) befindet sich typischerweise über dem Gewinde (81), während sich der Auslass (96) typischerweise unter dem Gewinde (81) befindet. Die 9b und 9c sind ausführlichere Illustrationen des Einlasses (95) von 9a bzw. des Auslasses (96) von 9a.
Wie oben erwähnt, erlaubt der Einlass (95) eine Förderung der Materialien (nicht gezeigt) so, dass sie durch eine Öffnung in der Abdeckplatte (94) fallen. Die flexible Drahtseilwelle (26) ist idealerweise mit einem kurzen starren Wellenabschnitt (98) ausgestattet, der durch die Endplatte (92a) in ein Traglager (97a) verläuft. Der kurze starre Wellenabschnitt kann mit einem Knopf oder direkt mit dem flexiblen Drahtseil (26) gekoppelt werden. Der Auslass (96) lässt es zu, dass die beförderten Materialien vom Gewinde (81) weg durch eine Öffnung im Kanal (91) fallen. In 9c ist die flexible Drahtseilwelle (26) idealerweise mit einem kurzen starren Wellenabschnitt (99) ausgestattet, der durch eine zweite Endplatte (92b) in ein Traglager (97b) verläuft, und danach dicht mit den Antriebskomponenten gekoppelt, die typischerweise ein Getriebe (100) und einen Motor (101) wie zum Beispiel einen Pneumatik- oder Hydraulik- oder Elektromotor beinhalten. Der Fachmann wird erkennen, dass das dem Antriebsende näher liegende Lager idealerweise an die Endplatte (92b) geflanscht ist und das Lager ist das eines Drucklagers, das ein kommerziell erhältliches Lagerdesign sein kann, das eine Last auf den Rollen des Lagers (nicht gezeigt) zulässt. Die Installation eines Drucklagers (97a oder 97b) an einer Endplatte (92a & 93b) unterstützt die Notwendigkeit, eine minimale Spannung auf das Drahtseil aufzubringen, um dadurch die Möglichkeit zu reduzieren (wenn nicht sogar zu eliminieren), dass sich das Drahtseil auf sich selbst verdreht und in seiner Länge kollabiert. Der kurze starre Antriebswellenabschnitt (99) kann entweder direkt mit einem Knopf oder mit dem flexiblen Drahtseil (26) gekoppelt werden, was beides wünschenswert ist, vorausgesetzt die Antriebswelle kann Drehmoment und Drehzahl der Antriebskomponenten auf Wellen, Knöpfe, Abstandsstücke (83) (falls vorhanden), Teilwindungen (48a & 48b) (falls vorhanden) und Gewinde (81) übertragen. Obwohl dies nicht illustriert ist, wird der Fachmann erkennen, dass das Lager keinen Spanner benötigt, der zum Aufbringen einer Mindestspannungsmenge auf die Länge von flexibler Drahtseilwelle installiert ist.
10 ist umfasst, um eine flexible Drahtseilwelle (26) mit unterschiedlichen Knopftypen, die über ihre Länge angebracht sind, zu zeigen. Auf der ganz rechten Seite von 10 befindet sich ein massiver Abschnitt (102), der ein Wellenstab ist, der operativ mit dem ersten Knopf (46) verbunden ist, der zum Aufnehmen eines Verbindungspunkts mit Drehantriebszahnrädern benutzt wird, zum Beispiel ein Kettenrad und/oder ein Getriebe und ein Motor. Ein pressbarer Knopf (70) (ebenfalls in 7 illustriert) mit Abstandsstücken (83) ist ebenfalls auf derselben flexiblen Welle dargestellt. Ein Geteilter-Ring-Knopf (40) (ebenfalls in 4b illustriert) mit einem einzigen Abstandsstück (83) ist ebenfalls auf derselben flexiblen Welle dargestellt. Ein anderer Geteilter-Ring-Knopf (40) (ebenfalls in 4a illustriert) mit einem einzigen Abstandsstück (83) ist ebenfalls illustriert. Der Knopf auf der linken Seite ist ein Knopf der Art mit geteiltem Ring (40) (in 4c ebenfalls illustriert) mit einem aufschraubbaren Abstandsstück (103), das auf den geteilten Ring geschraubt wird. Das Abstandsstück wird an das Gewinde geschweißt (nicht dargestellt). Wie demonstriert, kann mehr als eine Knopfart gewählt werden.
Angesichts der unwahrscheinlichen Möglichkeit eines Verfahrens, bei dem eine Schnecke benutzt wird, die über eine Distanz verläuft, die weniger als das Zehnfache ihres Durchmessers beträgt, sind die Konstruktionsdetails einer Schnecke, die über eine unendliche Anzahl von Achsen verläuft, (wenigstens anfangs) nach Design weitgehend empirisch. Es ist jedoch sinnvoll, zu schätzen, dass die hier beschriebene flexible Schnecke ein flexibles Gewinde hätte, das wenigstens dreimal größer ist als der Durchmesser der flexiblen Drahtseilwelle.
Ob der nichtlineare Förderer mit einer geringfügigen Abweichung zu einer linearen Achse von beispielsweise weniger als 10° oder einer erheblichen Abweichung von einer linearen Achse von beispielsweise mehr als 10° oder einer unidirektionalen Abweichung verläuft, die hier beschriebenen Ausführungsformen können sicher und zuverlässig jederzeit entlang dessen verlaufen, was als eine unbegrenzte Anzahl von Achsen angesehen wird.
Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung von Drahtseil als flexible Welle ist der, dass Drahtseil dem Design nach jegliche Elastizität fast völlig fehlt. Zum Beispiel, nicht-rotationales Drahtseil, das auf 50 % seiner Bruchfestigkeit gezogen wird, dehnt sich (was auch als elastische Dehnung bezeichnet wird) um weniger als 1 % seiner Länge. Ein Drahtseil, das als flexible Welle eingesetzt wird, soll lediglich auf einen Bruchteil seiner Bruchfestigkeit gespannt werden, weil das Spannen des Drahtseils zur Folge hat, dass die flexible Welle linearer wird, anstatt der natürlichen Krümmung des Kanals zu folgen. Eine Spannung, die eine elastische Dehnung des Drahtseils von mehr als 0,5 % verursacht, würde zweifellos Schäden oder unnötigen Verschleiß zwischen dem Gewinde oder Kanal verursachen. Ein Fehlen wenigstens eines Grades an Spannung an dem Drahtseil würde jedoch die Möglichkeit hervorrufen, dass Lose in dem Drahtseil auf sich selbst kollabieren würde, wenn die flexible Schnecke beim Gebrauch ein unbeabsichtigtes Drehmoment erfahren würde. Während die ideale Spannung einer flexiblen Schneckenwelle empirisch ist, sollte das Drahtseil so installiert werden, dass das Drahtseil eine elastische Dehnung von mehr als 0,5 % und wahrscheinlich weniger als 0,1 % und idealerweise nahe 0 %, wenn dies sinnvoll möglich ist, nicht übersteigt.
Die Notwendigkeit, eine Mindestspannung auf die als eine Welle benutzte Drahtseillänge aufzubringen, ist ein bedeutendes Designanliegen. In Augenblicken von außergewöhnlichem Drehmoment könnte ein Durchhängen in der Drahtseillänge zulassen, dass die flexible Drahtseilwelle rotational Integrität verliert und sich auf sich selbst dreht und dadurch in ihrer Länge kollabiert, was die Fördererkomponenten wie zum Beispiel Gewinde, Kanal oder Antriebszahnrad beschädigen würde. Ein Drucklager wird idealerweise an beiden Enden der flexiblen Schnecke installiert, um wenigstens einen minimalen Spannungsbetrag entlang der flexiblen Schneckenwelle zu erzielen. Drucklager sind im Handel von zahlreichen Herstellern erhältlich und würden eine unbeabsichtigte Längenkontraktion des Drahtseils bekämpfen, wie zum Beispiel eine Verdrehung, die einen Kollaps in der Länge verursachen würde. Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, wird der Fachmann erkennen, dass das Drucklager an einem Spanner montiert werden könnte, der so justiert werden kann, dass er etwas Spannung auf die flexible Drahtseilwelle aufbringt. Angesichts der Tatsache, dass sich das Drahtseil im Wesentlichen nicht elastisch dehnen kann, und angesichts der Tatsache, dass die Drucklager einer Kontraktion der Drahtseilwelle entgegenwirken, ist es unwahrscheinlich, dass die Drahtseilwelle ein Ausfallpunkt ist.
Wie oben erwähnt, wird der Einsatz einer flexiblen Schneckenwelle bevorzugt, bei der die elastische Dehnung so nahe wie möglich an 0 % liegt. In einer alternativen Anordnung der vorliegenden Ausführungsform könnte die Schnecke jedoch so konstruiert werden, dass sie frei innerhalb des Kanals schwebt, nur durch ein Lager näher am Antriebsende befestigt, das typischerweise dem Auslass des Schneckenförderers näher liegt. Dies wäre in Anwendungen nützlich, in denen die beschriebene flexible Schnecke mit einem völlig flexiblen Gummischlauch verläuft.
Der Kanal eines Schneckenförderers soll die Fördermaterialien während des Förderns führen. Der Kanal beinhaltet wenigstens einen Einlass, an dem die Materialien in den Förderer eintreten, und wenigstens einen Auslass, an dem die Materialien den Förderer verlassen. In den meisten Schneckenförderern besteht der Kanal aus Stahl wie einem runden Rohr oder einer „U“-förmigen Wanne oder einer Kombination aus beiden, über die Länge des Schneckenförderers. Typischerweise ist der Förderer (und ggf. die Welle) an jedem Ende des Kanals durch Lager (zum Beispiel geflanschte Drucklager) aufgehängt. Dies lässt eine freie Rotation des Schneckenabschnitts um eine beliebige Achse zu, allgemein mit einer engen Toleranz zwischen dem AD des Gewindes und dem ID des Kanals. Je nach Durchmesser des Gewindes oder Länge der Schnecke oder der Benutzung einer Schnecke mit oder ohne Welle, können Hängelager eingesetzt werden, um die Möglichkeit des Durchhängens der Schnecke über die Länge des Schneckenabschnitts zu reduzieren. Hängelager (nicht dargestellt) können entlang der Seite oder Oberseite des Kanals installiert werden, aber im Allgemeinen nicht entlang dem Boden, wo die Fördermaterialien getragen werden.
Der Fachmann wird erkennen, dass der hier beschriebene Kanal, ohne Begrenzung, aus rundem Rohr oder Schlauch oder einem U-förmigen Gehäuse ausgewählt werden kann, gebildet mit einer Krümmung entlang dem Boden, um die Form des flexiblen Schneckengewindes aufzunehmen. Die zum Erzeugen des Kanals benutzten Materialien können einen oder mehrere Stahltypen (zum Beispiel Flussstahl oder Edelstahl) oder Kunststoff oder synthetischen Kunststoff (zum Beispiel UHMW (ultrahohes Molekulargewicht) oder PVC), oder Gummi oder synthetisches Gummi oder andere geeignete Materialien oder Materialkombinationen enthalten.
Die Enden eines Drahtseils neigen leicht dazu auszufransen. Ein zusätzliches Merkmal der hier beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass erwartet wird, dass die Benutzung von Knöpfen die Lebensdauer des Drahtseils verlängert, indem die Möglichkeit von ausgefransten Drähten entlang dem Drahtseil oder das Lösen von Drähten am Ende des Drahtseils reduziert oder eliminiert wird, was eine Reparatur des Drahtseils durch Abschneiden der Drahtseilenden erfordern würde, um die beschädigten Enden zu entfernen (in konventionellen Drahtseilanwendungen).
Während die hier beschriebene Ausführungsform die Benutzung einer flexiblen Schneckenwelle ausführlich beschreibt, die über einen nichtlinearen Pfad verläuft, könnte die flexible Schneckenwelle auch so benutzt werden, dass sie auf einer einzigen linearen Achse parallel zum Kanal der Schnecke benutzt werden. Die Benutzung der flexiblen Schneckenwelle in einer Anwendung mit linearer Achse wäre ein Ersatz für ein herkömmliches hohles Rohr oder massives Rohr als Wellenmaterial.
So umfasst der Umfang der Erfindung alle Modifikationen und Variationen, die in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen. Andere Ausführungsformen der Erfindung werden für den Fachmann nach Betrachtung der Beschreibung und Praxis der hier offenbarten Erfindung offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele lediglich beispielhaft anzusehen sind, während der wahre Umfang und das Wesen der Erfindung durch die nachfolgenden Ansprüche angegeben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5119931 [0022]
US 5687832 [0023]
US 3727746 [0024]
US 2763362 [0025]
US 2756866 [0026]

Claims

Schneckenförderervorrichtung, die besonders zum Fördern von Materialien von einem ersten Punkt zu wenigstens einem zusätzlichen zweiten Punkt geeignet ist und Folgendes umfasst: wenigstens einen Schneckengewindeabschnitt, der an einem flexiblen Drahtseilwellenabschnitt angebracht ist, einen länglichen Kanal, der wenigstens teilweise den wenigstens einen Schneckengewindeabschnitt umgibt, um ein Gehäuse für das Schneckengewinde zu schaffen, wobei der Kanal wenigstens einen Gewindeeinlassabschnitt und wenigstens einen Gewindeauslassabschnitt umfasst, die entlang der Länge des Kanals verlaufen, wobei der Förderer mehr als eine Bewegungsachse über die Gesamtheit der Länge des Kanals haben kann sowie wenigstens ein erstes Lager an oder nahe dem Ein- und/oder Auslassabschnitt, wobei das wenigstens eine Lager an einer starren Antriebswelle angebracht werden kann, die operativ am flexiblen Drahtseilwellenabschnitt angebracht ist, und eine mechanische Drehleistungsquelle, die mit der massiven Stahlwelle verbunden ist und eine gleichzeitige Rotation des Gewindes und der Welle um die mehr als eine Bewegungsachse bewirken kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt wenigstens einen Drahtseilabschnitt umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt mehrere Drahtseile umfasst, die zusammengewickelt sind, um einen einzigen Drahtseilabschnitt zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein linksgeschlagenes Drahtseil umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein linksgeschlagenes Drahtseil mit linksgängigem Gewinde umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein linksgeschlagenes Drahtseil mit rechtsgängigem Gewinde umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein rechtsgeschlagenes Drahtseil umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein rechtsgeschlagenes Drahtseil mit rechtsgängigem Gewinde umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der flexible Drahtseilwellenabschnitt ein rechtsgeschlagenes Drahtseil mit linksgängigem Gewinde umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das flexible Drahtseil einen Durchmesser von bis zu 25 Millimetern hat.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das flexible Drahtseil einen Durchmesser von mehr als 25 Millimetern hat.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das flexible Drahtseil einen Durchmesser von wenigstens 50 Millimetern hat.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das flexible Drahtseil einen Durchmesser von wenigstens 75 Millimetern hat.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, das zusätzlich ein schraubenförmiges Gewinde um das flexible Drahtseil von mehr als dem Dreifachen des Durchmessers der flexiblen Drahtseilwelle aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14 mit wenigstens einem Knopf, der gegen den flexiblen Drahtseilwellenabschnitt gepresst ist, um einen massiven Punkt zu erzeugen, an dem das Schneckengewinde angebracht ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 mit einem Knopf, der auf den flexiblen Drahtseilwellenabschnitt geklemmt ist, um einen festen Punkt zu erzeugen, an dem das Schneckengewinde angebracht ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16 mit mehreren Knöpfen, die gegen den Drahtseilwellenabschnitt gepresst sind, wobei jeder Knopf vom anderen über eine Länge des Drahtseilwellenabschnitts getrennt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Knopf aus Stahl ist und als Kontaktpunkt für ein Hängelager benutzt werden kann, um den Knopf und den Drahtseilabschnitt in dem Kanal aufzuhängen.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einem Hängelager, das an dem Drahtseilabschnitt in dem Kanal angebracht und wenigstens teilweise daran aufgehängt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19 mit einem kurzen massiven Stahlwellenabschnitt, der über die Endwand des Kanals hinaus vorsteht und von wenigstens einem Lager getragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei der kurze massive Stahlwellenabschnitt operativ mit einem Knopf verbunden ist, der gegen den längeren Wellenabschnitt des flexiblen Drahtseils gepresst ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei der kurze massive Stahlwellenabschnitt eng mit einem Knopf gekoppelt ist, der operativ mit dem längeren flexiblen Drahtseilwellenabschnitt verbunden ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der Kanal ein rundes Rohr oder eine im Wesentlichen U-förmige Wanne umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Kanal Metall umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei der Kanal Gummi umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei der Kanal flexibles synthetisches Rohr umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 26 mit wenigstens einem zweiten Lager an oder nahe dem Ein- und/oder Auslassabschnitt, der sich gegenüber dem Ein- und/oder Auslassabschnitt befindet, wo sich das erste Lager befindet, wobei das zweite Lager wenigstens eine massive Stahlwelle oder einen Knopf aufnehmen kann, die/der operativ an dem flexiblen Drahtseilwellenabschnitt angebracht ist.
Verfahren zum Fördern von Materialien von einem ersten Punkt zu wenigstens einem zusätzlichen zweiten Punkt durch die Schneckenförderervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27.