Optimierung einer Schwingförderanlage

Eine Schwingförderanlage soll zur Förderung und Trocknung von Schüttgut in der chemischen Industrie eingesetzt werden. Bei Prototypentests kam es zu Schwingungsbrüchen am Stehlager des Antriebsmotors sowie in der Umgebung der Kraftübergabe von den Antriebspleueln an die Förderrinnen. Zudem war die Fördergeschwindigkeit des Schüttgutes stark ungleichmäßig verteilt.

Für die Optimierung der Schwingförderanlage wurde ein detailliertes FE Modell erstellt (oberes Bild), welches neben den Förderrinnen auch das Gestell inklusive Motorlagerung als elastische Strukturen beinhaltet.

Die rechnerische Modalanalyse am Prototypendesign zeigt, dass eine hauptsächlich durch das Gestell bedingte Resonanzstelle im angestrebten Betriebsfrequenzbereich liegt. Durch geeignete Versteifungsmaßnahmen am Gestell konnte diese Resonanzstelle deutlich über die maximale Betriebsfrequenz angehoben werden.

Die Betriebsfestigkeitsanalyse am Prototypendesign zeigt deutlich überhöhte Beanspruchungen in der Umgebung der Kraftübergabe auf die Förderrinnen (mittleres Bild). Die Vermeidung der Gestellresonanz führt bereits zu einer Reduktion der Beanspruchungen für die Förderrinnen. In Kombination mit lokalen Versteifungsmaßnahmen zur Vergleichmäßigung der Kraftübergabe von den Antriebspleueln an die Förderrinnen konnten die lokalen Beanspruchungen um den Faktor 4 reduziert werden (unteres Bild). Analog wurden die lokalen Beanspruchungen am Stehlager des Antriebsmotors reduziert.

Die Betriebsschwingungsanalyse zeigt, dass diese Optimierungsmaßnahmen zudem zu einer homogenen Verteilung des Schüttgutes und zu einer gleichmäßigen Fördergeschwindigkeit führen. Die Fördergeschwindigkeit kann nun zudem kontinuierlich über die Drehzahl eingestellt werden.

Kontrollmessungen bei der Inbetriebnahme der optimierten Schwingförderanlage bestätigten die Ergebnisse der rechnerischen Optimierung. Schäden traten nicht mehr auf.