16.2. Вопросы для самопроверки

1. В чем заключаются особенности транспортирующих машин без тягового органа?

2. По каким показателям различаются винтовые конвейеры?

3. Какие показатели винтовых конвейеров являются расчетными?

4. Что такое шнек и как определяются его размеры?

5. Как подбирается привод винтового конвейера?

Раздел 17. Пневматический транспорт

Пневмотранспортные установки применяются для загрузки емко­стей сыпучими грузами, подачи в производство сыпучих грузов со скла­дов, загрузки и разгрузки железнодорожных вагонов, автомобилей и су­дов, транспортирование полуфабрикатов и готовой продукции, штучных грузов (пневмопочта), доставки проб из цехов в экспресслаборатории и т.д. По принципу действия делятся на установки, транспортирующие гру­зы в воздушном потоке, в трубопроводных конвейерах.

В потоке воздуха транспортируется зерно, мука, хлопок, солома, древесные опилки, цемент и другие сыпучие и пылеобразные, волокни­стые и др. материалы. Мелкие частицы перемещаются, витая в воздухе, а более крупные, падая на дно трубопровода, снова подхватываются струей воздуха и переносятся далее. Производительность пневмоустановок может быть от 30 до 300 т/ч, а длина транспортирования оптимально до 2...3 км и более.

Достоинства пневмотранспортных установок: герметизация при транспортировании пылевидных вредных грузов; возможность транспорти­рования грузов по пространственным трассам с необходимыми ответв­лениями трубопроводов; полная механизация загрузки и разгрузки; воз­можность забора груза из труднодоступных мест; одновременно из не­скольких мест.

Недостатки: высокий расход энергии (в 10 раз больше, чем в ленточных конвейерах); повышенный износ трубопровода; необходимость очистки воздуха от пыли; невозможность перемещения влажных и липких грузов. Пневмоустановки, транспортирующие груз в воздушной смеси (рис. 17.1) подразделяются на всасывающие, нагнетательные и смешанные.

Всасывающая пневмотранспортная установка (рис. 17.1, а) состоит из машины 6, соз­дающей разряжение в пневмосистеме. Под действием атмосферно­го давления воздух вместе с на­сыпным грузом засасывается через сопло 1 в трубопровод 2, по кото­рому перемещается до места раз­грузки в отделитель 3. Площадь отделителя значительно больше площади сечения трубопровода. В результате резкого уменьшения скорости потока груз падает на дно, откуда выгружается с помо­щью шлюзового затвора 4. Из от­делителя 3 воздух с мелкими фракциями груза поступает в ре­зервуар меньшего объема 5, обору­дованный фильтрами. Выделив­шийся в результате очистки груз удаляется через шлюзовой затвор 4. Очищенный воздух отсасывает­ся воздуходувной машиной 6 и вы­брасывается в атмосферу. Дав­ление во всасывающих пневмоустановках около 0,05 МПа.

Рисунок 17.1. Схемы пневматических транспортирующих установок:

а – всасывающего типа; б – нагнетательного типа; в – смешанного типа

В нагнетательной пневмотранспортной установке (рис. 17.1, б) сжатый воздух от компрессора 7 поступает в воздухосборник 8, затем в масло, влагоотделитель 9 и трубопровод, который загружается при помощи спе­циального питателя 10. В нагнетательных пневмоустановках перепад давления достигает 0,4...0,6 МПа, поэтому они могут транспортировать груз на большие расстояния. Различие этих установок: всасывающая по­зволяет забирать груз из нескольких мест; нагнетательная может подавать груз в несколько мест разгрузки.

Пневмоустановка смешанного типа (рис.17.1, в) включает два после­довательно расположенных участка - всасывающий 11 и нагнетательный 12. Всасывающая часть установки подобна выше рассмотренной: груз за­сасывается в трубопровод и поступает последовательно в отделитель 3 и фильтр 5, из которых груз подается в напорный трубопровод 12 нагнетательной части установки. Очищенный воздух не выбрасывается в атмо­сферу, а компрессом 7 нагнетается в трубопровод 12 и транспортирует груз до места разгрузки в отделитель 3 и фильтр 5. Преимущество этой схемы заключается в том, что груз забирают из нескольких загрузочных мест, собирают в одном месте и транспортируют в несколько мест раз­грузки.

В качестве воздуховодных машин применяют вентиляторы, турбо-машины, ротационные вакуум-насосы, компрессоры.

Воздуховоды выполняют из тонкостенных труб диаметром 50...250 мм.

Во всасывающих установках загрузочным устройством является сопло, прикрепленное к гибкому шлангу.

Заборные устройства представляют собой отдельное сопло или сопло, установленное на самоходной тележке, с питателями и обрушивателями различных конструкций. Всасывающие сопла должны отвечать следующим требованиям:

- обеспечение необходимой производительности установки при рациональной массовой концентрации;

- гарантированная и равномерная подача воздуха в зону забора груза для получения стабильного процесса транспортирования;

- надежность конструкции, удобство регулирования подачи воздуха в зависимости от разрежения в заборном слое;

- возможность глубинного и поверхностного засыпания груза.

Для забора груза из насыпи используют круглые сопла (рис. 16.2) с устройствами, позволяющими вводить дополнительное количество транспортирующего воздуха в зону забора груза или непосредственно в транспортный трубопровод, а также регулировать количество подводимого воздуха в зависимости от условий работы и свойств груза.

Рисунок 17.2. Схемы круглых сопел:

а – с предохранительной сеткой и дополнительной подачей воздуха в зону забора груза; б – с нерегулируемым потоком воздуха; в – с регулируемым потоком воздуха: - с дополнительной подачей воздуха в зону забора груза; 1 – труба для смеси; 2 – предохранительная сетка; 3 – труба для воздуха; 4 – кольцевое пространство; 5 – заслонка

Для подбора тонкого слоя груза применяют щелевые сопла, а для выгрузки груза из труднодоступных мест - угловые и другие типы сопел.

Трубопроводы в установках пневмотранспорта подразделяют на воздуховоды и материалопроводы. К последним предъявляют следующие требования: герметичность, минимальное сопротивление движению транспортируемой смеси, высокая надежность и долговечность.

Воздуховоды изготавливают из стальных бесшовных труб с толщиной стенок 4...5 мм, а при транспортировании в них абразивных грузов - с толщиной стенок 8... 10мм.

Передвижные заборные устройства соединяют с материалопроводом гибкими резинотканевыми рукавами с быстроразъемными замками. Сопротивление транспортированию груза у гибких рукавов больше, чем у стального трубопровода.

Для транспортирования некоторых грузов (чай, табак и др.) применяют полиэтиленовые трубы, которые обладают достаточной прочностью, износостойкостью и малыми потерями на трение.

Следует отметить, что этим трубам свойственны малая температурная стойкость (60° С) и электризация при работе.

Трубопроводы соединяют различными способами: сваркой, с помощью глухих муфт или фланцев с прокладкой, быстроразъемными замками.

Рисунок 17.3. Схема переключателей потока:

а – пробкового типа; б – с перекидной заслонкой

При соединении трубопроводов сваркой через каждые 10...40 м, а также у каждого колена или переключателя необходимы разъемные фланцы для разборки трубопровода в случае образования в нем пробки.

Наиболее интенсивному абразивному износу подвержены колена материалопроводов вследствие ударов груза о стенки.

Для увеличения срока службы колена изготавливают из материалов, обладающих повышенной стойкостью к истиранию.

В пневмотранспортных установках, имеющих несколько мест разгрузки применяют переключатель потока (рис. 16.3).

Разгрузочные устройства, пылеуловители, фильтры устанавливают в конце пневмотрассы. Они предназначены для отделения транспортируемого груза и очистки транспортирующего воздуха.

Основную массу груза и воздуха предварительно разделяют в специальных емкостях - разгрузочных устройствах (рис. 17.4), устанавливаемых на крыше бункера или склада. В конструкции этих разгрузочных устройств предусмотрены плавный ввод потока транспортируемой смеси в нижнюю часть и выход отработанного запыленного воздуха вверх.

Рисунок 17.4. Схема разгрузителя Рисунок 17.5. Схема циклона

для зерна: 1и 9 – выходные патрубки разгрузителя

соответственно для воздуха и пыли;

2 – верхний конус; 3 – цилиндр;

4 – кронштейн; 5 – колено;

6 – приемник; 7 – отбойный лист;

8 – нижний конус; 10 – пылеотделитель

(циклон)

С этой целью применяют циклоны разгрузители типа ЦРК и ЦР (рис. 16.5).

Отработанный воздух очищают по одно - или многоступенчатой схеме. В первом случае воздух подается сразу к тканевым фильтрам. В зависимости от требуемой площади фильтрующей поверхности фильтры можно объединять, но не более четырех в одном ряду.

Для очистки воздуха используют фильтры СМЦ-166Б и СМЦ-101А (рис. 17.6.). Во всасывающих пневмотранспортных установках применяют фильтры типа Г4 и РЦИ.

При многоступенчатой схеме отработанный воздух вначале поступает к циклонам, а затем к фильтрам. Для обеспечения требуемой производительности при эффективном улавливании пыли циклоны соединяют батареями (рис.17.7).

Рисунок 17.6. Схемы фильтра: Рисунок 17.9. Схема батарейного

1 – коллектор для запыленного воздуха; циклона

2 – корпус; 3 – рукав с фильтрующей

тканью; 4 – клапан; 5 – затвор;

6 – коллектор для очищенного воздуха

Воздуховодные машины предназначены для всасывания и нагнетания воздуха, транспортирующего твердые грузы.

По принципу действия воздуходувные машины бывают лопастные, в которых воздух нагнетается при вращении рабочего колеса, и объемные, в которых это происходит при непосредственном вытеснении воздуха рабочим органом.

В пневмотранспортных установках используют радиальные (центробежные) лопастные машины в виде вентиляторов и турбовоздуховодов, а из объемных машин с поступательно движущимся рабочим органом -поршневые, с вращающимся рабочим органом - водокольцевые, пластинчато-роторные и двухроторные.

Выбор той или иной машины определяется заданными производительностью и давлением, удобством и экономичностью регулировки, особенностями конструкции и условий эксплуатации.

Радиальные (центробежные) вентиляторы (рис. 17.8) применяют при давлениях не выше 15 кПа, Такой вентилятор представляет собой расположенное в спиральном корпусе 1 лопастное колесо 2, засасывающее воздух в осевом направлении и выпускающее его в радиальном.

Турбовоздуходувные машины представляют собой конструктивно приспособленные для создания повышенных давлений или последовательно соединенные радиальные вентиляторы. Их используют при большей производительности и меньшем давлении по сравнению с объемными машинами.

Рисунок 17.8. Схема вентилятора: 1 – корпус; 2 – лопастное колесо

Расчет пневмо-транспортных установок начинается с определения скорости, обеспечивающей транспортирование грузов. Рассмотрим частицу груза в потоке воздуха (рис. 17.9). Витание частицы в вертикальном трубопроводе наступает тогда, когда вес частиц уравновешен аэродинамической силой

F=Cγ_BAv_B², (17.1)

где С - аэродинамический коэффици­ент, характеризующий форму и размеры час­тиц (С=0,25 для обтекаемой шаровидной формы диаметром d);

γ_B - плотность воздуха;

А - площадь сечения частицы;

V_B - скорость воздушного потока при витании частицы.

Расчет пневмоустановки сводится основном к определению расхода воздуха (кг/м3) диаметра трубопровода D, перепада давления на концах трассы и мощности воздуходувной машины. Расход воздуха зависит от производительности и характера груз

,(м³/час) (17.2)

где - коэффициент концентрации смеси, как отношение весовой производительности установки к весовому расходу воздуха Qв. Коэффициент зависит от характера груза и определяется в широких пределах: для цемента и угольной пыли 20…100; зерна 3...25; песка 3...20; комбикорма 1,2... 1,4; рыбы 2…5

 - плотность воздуха, кг/м³: в нормальных условиях 1,25; для всасывающих установок 0,8...0,95; для нагнетательных 1,6...2,0.

Рисунок 17.9. Частицы груза в потоке воздуха

При повышении значения , производительность установки возрастает, но следует учитывать возможность закупоривания материала, которое приведет к нарушению нормальной работы установки.

Скорость движения аэросмеси в материалопроводе принимают из соотношения

(17.3)

где - скорость витания однородного сыпучего груза, м/с т.е. наименьшая скорость выходящего воздушного потока, в котором частицы груза находятся во взвешенном состоянии.

Скорость движения аэросмеси определяет экономичность пневмотранспортной установки. Для уменьшения расхода энергии желательно работать на пониженных скоростях, однако низкие скорости вызывают выпадение частиц груза, что приводит к закупорке материалопровода. Наиболее рациональная скорость движения аэросмеси, м/с; с зерном 20...35, мукой 16...20, с манной крупой 17...20.

Внутренний диаметр трубопровода, м

(17.4)

Диаметры трубопроводов после расчета округляют до ближайшего стандартного значения.

После этого определяют необходимое давление. Полное давление р0 , необходимое для работы установки, складывается из динамического напора расходуемого на перемещение аэросмеси по трубопроводу с определенной скоростью, и статического напора , расходуемого на преодоление местных сопротивлений в магистрали. Общее полное давление

(17.5)

где 1,25 - коэффициент запаса давления для компенсации возможных неучтенных потерь.

Потери давления в разгрузочном устройстве р_р=2 кПа, в фильтре 1,15 Па,

Необходимая мощность привода воздуходувной машины, Вт,

(17.6)

где - КПД соответственно воздуходувной машины и ее привода.