Nicht alle Hopper sind gleich

Joe Marinelli, Präsident, Solids Handling Technologies Inc. | 10. Mai 2021

Es gibt viele Arten von Trichtern, die zur Handhabung Ihrer Materialien verwendet werden können. Manche meinen, dass konische Trichter die einzige Möglichkeit seien, ein Material zu handhaben. Wir werden verschiedene verfügbare Geometrien besprechen. Ein bestimmtes Schüttgut kann in einem Trichterströmungsmuster (einiges Material bewegt sich, das meiste bleibt stagniert) oder einem Massenflussmuster (alles Material bewegt sich, wenn etwas entnommen wird) fließen. Die Auswahl eines geeigneten Fließmusters hängt weitgehend von den Fließeigenschaften eines Pulvers sowie den Anforderungen einer bestimmten Anwendung ab.

Der Trichter sorgt für eine Konvergenz, um Material an einen Auslass zu liefern. Die Wahl und der Stil der Konvergenz sind nicht immer intuitiv. Der Auswahlprozess kann für ein bestimmtes Material unterschiedlich sein; Im Folgenden wird jedoch ein kurzer Überblick über die gebräuchlichsten Trichtertypen und deren Wechselwirkung mit dem Materialfluss gegeben.

Der mit Abstand gebräuchlichste Trichtertyp ist der konische Trichter, der in alle Richtungen gleichmäßig zu einem zentral angeordneten Auslass zusammenläuft. Dieser Trichtertyp kann zu erheblichen Kosteneinsparungen führen, da er eine einfachere Herstellung eines strukturell stabilen Trichters ermöglicht. Für Pulver, bei denen der Trichterfluss geeignet ist, kann der Trichterwinkel flach sein, was eine geringere Höhe ermöglicht.

Bei Pulvern, bei denen ein Massenfluss erwünscht ist, oder bei Produkten mit erheblicher Kohäsion kann ein konischer Trichter problematisch sein. Materialien neigen eher zur Bildung von Brücken und Wölbungen in einem Kegel und außerdem erfordern Kegel steilere Winkel, um einen Massenfluss zu erreichen.

Diese Art von Trichtern wird auch als quadratische Trichter bezeichnet und konvergiert von einem rechteckigen zu einem quadratischen Querschnitt. Dieser Behältertyp bietet eine einfache Konstruktion aus vier zusammengefügten flachen Oberflächen. Aus der Sicht der Strömung ähnelt der Pyramidenbehälter dem konischen Trichter, da das Material in beide Richtungen zusammenläuft. Für Materialien, die für den Trichterfluss geeignet sind, kann dieser Trichtertyp recht gut funktionieren und ermöglicht eine geringere Höhe. Die Verbindung zwischen Seiten- und Stirnwänden kann zu Herausforderungen führen, wenn eine Materialentfernung gewünscht wird. Die beiden Platten bilden einen flacheren Talwinkel, der nicht nur weniger steil ist, sondern auch als Quetschstelle für Ablagerungen dient.

Bei Materialien, bei denen ein Massenfluss erwünscht ist, weist der Pyramidentrichter nicht nur die gleichen Herausforderungen wie konische Trichter auf (d. h. Materialien können den Auslass leichter überbrücken), sondern erfordert in vielen Fällen auch, dass die Täler im Massenflusswinkel des konischen Trichters geneigt sind In einigen Fällen muss der Kehlwinkel möglicherweise auch abgerundet werden.

Der keilartige Trichtertyp kann eine Vielzahl von Konfigurationen annehmen und wird bei herkömmlichen Keiltrichtern mit gerader Stirnwand, Übergangstrichtern und Meißeltrichtern beobachtet. Der rote Faden zwischen diesen Trichtertypen besteht darin, dass das Material fast ausschließlich in einer Achse zu einem langgeschlitzten Auslass zusammenläuft, dessen Länge typischerweise das Dreifache der Breite beträgt.

Die erste Herausforderung bei diesem Trichtertyp besteht darin, eine Zuführvorrichtung zu finden, die über die gesamte Länge des Schlitzes zuführen kann. Daher finden sowohl Bandförderer als auch Schneckenförderer häufig eine Symbiose mit Keiltrichtern.

Der Keiltrichter bietet deutliche Strömungsvorteile, da kohäsive Feststoffe weniger dazu neigen, sich über dem Auslass zu wölben. Auch bei der Trichterströmung kann oft ein größerer Strömungskanal erreicht werden, um die Wahrscheinlichkeit der Bildung eines stabilen Rattenlochs zu verringern. Im Massenfluss ermöglicht ein keilförmiger Trichter auch einen weniger steilen Trichterwinkel, um eine Strömung entlang der Trichterwände zu erreichen. Diese Art von Trichter geht typischerweise mit einer höheren Komplexität und höheren Kosten bei der Herstellung einher.

Dies sind die drei gängigsten Arten von Trichtern, aber nicht die einzigen verfügbaren Optionen. Andere Trichtertypen umfassen Flachbodenbehälter und asymmetrische Behälter sowie Varianten der drei hier beschriebenen mit einer zusätzlichen Anzahl von Auslässen (z. B. Hosenbeinbehälter). Außerdem kann der Materialfluss in einem bestimmten Trichter durch verschiedene Einsätze verändert werden, die in einen vorhandenen Trichter eingesetzt werden.

Dies ist nur eine kurze Diskussion über Hopper. Die Wahl eines Trichtertyps gegenüber einem anderen lässt sich am besten entscheiden, indem man die Anforderungen der jeweiligen Anwendung versteht. Darüber hinaus hängen diese Trichtertypen und ihr Design von den Fließeigenschaften des jeweiligen Materials ab.

Joe Marinelli ist Präsident von Solids Handling Technologies. Weitere Informationen finden Sie unter solidshandlingtech.com.

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