РАСЧЕТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

ПНЕВМОТРАНСПОРТНОЙ УСТАНОВКИ

НАГНЕТАТЕЛЬНОГО ТИПА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к расчетному упражнению и курсовому проекту по курсу «Подъемно-транспортные машины» для студентов механиче­ского и строительно-технологического факультетов

1. Краткая характеристика пневмотранспортных установок

нагнетательного типа

Пневматическая транспортировка сыпучих материалов по трубам получила широкое распространение в промышлен­ности строительных материалов благодаря ряду преимуществ перед другими видами транспорта. Использование пневмо­транспортных систем для погрузки, разгрузки и перемеще­ния таких материалов как цемент, песок, известь, опилки и др. позволяет значительно повысить производительности труда, сократить пыление и другие потери материала, со­здать условия для полной автоматизации транспортных и технологических процессов, улучшить условия труда обслу­живающего персонала. Установки пневматического транспор­тирования выгодно отличаются отсутствием движущихся ча­стей и холостых обратных ветвей, возможностью применения труб небольшого диаметра, прокладываемых по любой пространственной трассе. Повышенная, энергоемкость пневмотранспортирования в значительной степени компенсируется перечисленными преимуществами.

Большое распространение в промышленности строитель­ных материалов получили пневмотранспортные установки на­гнетательного типа, обеспечивающие перемещение сыпучих материалов на расстояние до 1000 м. Схема пневмотранспортной установки (ПТУ) нагнетательного типа показана на рис. 1. При наличии на предприятии или строительной пло­щадке постоянной пневмосети необходимость в воздухонагнетателе и сопутствующих ему устройствах рис. 1, 2, 3, 4, 5,6 отпадает.

Воздухоприемник предназначен для забора всасываемого атмосферного, воздуха и представляет раструб, снабженный сеткой или жалюзи для предотвращения попадания в фильтр крупных предметов.

Фильтр обеспечивает очистку всасываемого воздуха от пыли, предотвращает ее попадание в рабочие полости воздухонагнетателя. Масляные фильтры дают более качественную очистку воздуха по сравнению с матерчатыми за счет интенсивного налипания пылевых частиц на смоченные маслом кольца или сетки, размещаемые в специальном кожухе.

Для сжатия и нагнетания воздуха применяются компрессоры и воздуходувки с приводом от электрических и реже тепловых двигателей. Наибольшее распространение в системах пневмотранспорта получили компрессоры, обеспечивающие давление в системе до 0,8 МПа и производительность по воздуху, до 100 м³/мин. Из трех основных типов — поршневых, ротационных и турбокомпрессоров первый нашел преимущественное распространение. В поршневых компрессорах процесс сжатия воздуха сопровождается повышением его температуры до170° С. Использование горячего воздуха в системах пневмотранспорта недопустимо по технике безопасности (возможно образование взрывоопасной смеси воздуха с маслом), а также условиям сохранения свойств транспортируемого материала и уплотняющих устройств. Кроме того, горячий воздух при охлаждении образует конденсат, способствующей образованию наростов на стенках трубопровода, и тем самым снижающий производительность.

Рис. 1 Принципиальная схема пневмотранспортной установки нагнетательного типа: 1 — воздухоприемник; 2 — фильтр; 3 — воздухонагнетатсль; 4 — охладитель; 5 — масловодоотделитель; 6 — воздухосборник; 7 — загружатель; 8 — магистральный трубопровод; 9 — переключатель; 10 — осадитель; 11 — фильтр

Охладитель понижает температуру сжатого воздуха до 30…50⁰С. Конструкция представляет ряд трубчатых секций с проточной холодной водой, которые контактируют с горячим воздухом. Образующийся при охлаждении конденсат воды и масла удаляется из системы во избежание попадания в транспортируемый материал. Эта операция производится с помощью масловодоотделителя, использующего принцип осаждения масла и воды на отбойном щите, в который ударяет струя сжатого воздуха или принцип фильтрации.

Воздухосборник предназначен для создания определенного запаса сжатого воздуха и сглаживания толчков давления, что наблюдается при работе поршневого компрессора. Установка воздухосборника способствует непрерывному и равномерному перемещению транспортируемого материала по трубе. Обычно воздухосборник изготовляется в виде сварного цилиндрического сосуда объемом до 20 м³.

Загружатель, предназначен для ввода материала в магистральный трубопровод и может быть выполнен в виде шлюзового, эжекторного, камерного или винтового насоса.

Эжекторные загружатели применяются в системах с низким (до0,06 МПа) перепадом давления и выполнены в виде фланцевой трубчатой вставки, снабженной загрузочной воронкой и врезаемой в магистральный трубопровод в месте загрузки.

Шлюзовые загружатели применяются также в системах с низким перепадом давления и выполнены в виде секционного барабана, вращающегося в корпусе, который устанавливается над загрузочным отверстием трубопровода.

Наибольшее применение для загрузки получили камерный и винтовой насосы, которые используются в высоконапорных системах с перепадом давления до 0,6 МПа.

Камерный насос выполнен в виде одной или двух поочередно заполняемых материалом камер. Подача материала в трубопровод обеспечивается сжатым воздухом, нагнетаемым в камеру при ее разгрузке. Камерные насосы обладают большой долговечностью вследствие отсутствия движущихся частей. Однако их недостатком является повышенный расход воздуха и пониженная надежность системы автоматики, а также значительные габаритные размеры.

Винтовой насос состоит из смесительной камеры, в которую поступает материал и воздух, и корпуса, в котором размещается шнек с переменным шагом винта. Вращающийся шнек перемещает материал от загрузочного патрубка к смесительной камере. Образующаяся пробка из транспортируемого материала предотвращает прорыв сжатого воздуха из рабочего трубопровода в питатель. Эксплуатационная надежность винтовых насосов низка вследствие быстрого износа винта и гильзы корпуса.

В качестве магистральных рабочих трубопроводов используются стальные трубы диаметром 50…300 мм. При транспортировании высокоабразивных материалов возможно применение чугунных труб. Трубы соединяются сваркой с помощью глухих муфт, фланцевых соединений с резиновыми или паронитовыми прокладками. Во избежание электрического разряда трубы заземляются. Для изменения направления трассы трубопровода целесообразно применение специальных колен с утолщенной или наваренной стенкой. Колена трубопроводов выполняют из чугуна или стали, а для увеличения срока службы внутреннюю поверхность футеруют специальной керамикой.

Переключатели направляют поток транспортируемого материала в необходимый адрес. Наиболее распространены двухходовые переключатели.

Осадительная камера предназначена для отделения транспортируемого материала от воздуха и обычно выполняется в виде закрытой емкости, в нижней части которой устанавливается затвор для выпуска материала, а в верхней части имеется патрубок для отвода отработавшего воздуха. Объемные осадители используются для длительного хранения, транспортируемого материала, а их размеры определяются необходимым по технологическим нуждам запасом материала.

Наибольшее распространение получили осадители центробежного типа — циклоны, выполненные в виде сосудов цилиндроконической формы, обычно собираемых в батареи. Рабочий трубопровод вводится в цилиндр по касательной, в результате чего материально-воздушная смесь прижимается к стенкам циклона центробежной силой. При этом частицы материала теряют скорость и опускаются в нижнюю коническую, часть циклона, где располагается затвор, обеспечивающий выпуск материала. Воздух же с остатками пыли направляется в пылеулавливающий фильтр.

Для окончательной очистки выбрасываемого в атмосферу отработанного воздуха применяют фильтры с использованием пористых материалов (ткань, бумага, шлак и др.).