60. Гидравлический транспорт

Устройство гидротранспортных установок. Гидротранспортные установки разделяют на напорные и безнапорные. В безнапорных (самотечных) установках груз вместе с жидкостью (пульпа) пе­ремещается под действием сил тяжести по трубам и желобам, установленным с наклоном вниз. Это ограничивает область при­менения таких установок.

В напорных установках пульпа перемещается под напором, что позволяет транспортировать груз по сложной трассе. Напорные установки получили наибольшее распространение.

Основные схемы напорных установок гидравлического транс­порта показаны на рис. 15.8. В схеме, изображенной на рис. 15.8, а, пульпонасос 2 из резервуара 1 забирает пульпу и нагнетает ее в пульпопровод 3. В схеме, показанной на рис. 15.8, б, водяной на­сос 7 забирает воду из резервуара 11 и нагнетает ее в пульпопро­вод 10, а перемещаемый груз вводит в пульпопровод питатель 8. В конечном пункте установки пульпа может подаваться непосред­ственно в приемный резервуар 9 или на водоотделяющий грохот 5. При необходимости осветленная вода из приемного резервуара 6 отдельным насосом 4 перекачивается в резервуар для пульпы 1 и

снова поступает в трубопровод, совершая замкнутый цикл. Пре­имуществом первой схемы является отсутствие довольно сложно­го питающего устройства, а второй — упрощение основного ме­ханического агрегата — водяного насоса, работающего на чистой воде, что уменьшает его износ и повреждение твердыми частица­ми груза.

Загрузочные устройства (питатели) служат для ввода насып­ного груза в транспортный трубопровод, находящийся под избы­точным давлением жидкости. По конструкции и способу действия загрузочные устройства гидравлического транспорта аналогичны загрузочным устройствам нагнетательных пневматических конвей­еров. Наибольшее распространение получили винтовые и двухка­мерные питатели.

Винтовой питатель (рис. 15.9) состоит из корпуса с загрузоч­ной воронкой 3, винта 2, привода 4, смесительной камеры 1, водопровода и транспортного трубопровода. Транспортируемый груз из загрузочной воронки 3 подается винтом 2 в смеситель­ную камеру 1, куда одновременно из водопровода подается жид­кость. Образовавшуюся смесь транспортирует транспортный тру­бопровод 5. Задвижки 6 предназначены для промывки транспорт­ного трубопровода в обход смесительной камеры. Выходу воды в загрузочную воронку 3 препятствует только винт питателя при условии, что скорость подачи груза в смесительную камеру превышает скорость фильтрации воды через груз, находящийся в нем.

Достоинством винтового питателя является непрерывность его действия и относительно малые размеры. К недостаткам следует отнести высокую энергоемкость, износ, трудность достижения гер­метизации при большом давлении в трубопроводе.

Более широкое применение получили камерные питатели. Схема такого питателя, состоящего из двух секций с двумя соединенны­ми между собой камерами в каждой, изображена на рис. 15.10. Верхняя камера каждой секции снабжена клапанными затворами вверху и внизу. Нижняя выпускная смесительная камера внизу затвора не имеет. Транспортируемый груз подают на двухсектор­ный дозатор 1, объем каждой секции которого равен полезному объему перепускной камеры 3. При загрузке камеры 3 через загру­зочную воронку 2 нижний затвор между нею и смесительной ка­мерой 4 остается закрытым, а верхний открыт. После загрузки камеры 3 верхний затвор автоматически закрывается, и в нее для выравнивания давления в обеих камерах под напором подают воду, после чего открывают нижний затвор, и груз поступает в смеси­тельную камеру 4 и из нее в пульпопровод 5.

Во второй секции в это время аналогичным образом происхо­дит наполнение верхней камеры так, что работа обеих секций смещена во времени на половину продолжительности цикла. Ав­томатическое управление дозатором и клапанами осуществляется с помощью гидравлических цилиндров.

Пульпонасосы, применяемые в установках, как правило, цент­робежные, в редких случаях при перемещении неабразивных гру­зов из мелких фракций — поршневые. Недостатками поршневых пульпонасосов являются повышенный износ, большие габарит­ные размеры, а также пульсирующее действие, в результате кото­рого из пульпы в трубопроводе могут выпадать частицы твердых фракций. К их достоинству относят возможность создания высо­ких давлений.

По конструкции и принципу действия центробежные насосы для пульпы мало отличаются от насосов для воды. В зависимости от числа рабочих колес в одном кожухе различают одно-, двух- или многоступенчатые насосы. Для пульпы обычно применяют одноступенчатые насосы, в редких случаях, для получения более высокого давления — двухступенчатые. Однако двухступенчатые насосы имеют недостатки — сложность конструкции и большой износ, а при перемещении таких грузов, как уголь, — сильное его измельчение.

Рис. 15.10. Двухкамерный питатель:

1 — дозатор; 2 — загрузочная воронка; 3 — перепускная камера; 4 — смеситель­ная камера; 5 — пульпопровод.

Специфическими требованиями, предъявляемыми к пульпо насосам, являются обеспечение транспортирования грузов с раз­мером кусков а' = 100 мм, высокая износостойкость и удобство ремонта и замены наиболее быстро изнашивающихся элементов, минимальное измельчение частиц груза. Для повышения срока службы колеса и других подверженных изнашиванию деталей при меняют специальные стали и высокохромистый чугун, произво­дят наплавление слоя металла высокой твердости или армирова­ние навулканизированной резиной.

61.Расчет гидротранспортных установок. Расход пульпы V, м³/ч:

где Q — производительность установки (по грузу), т/ч; ρ — плот­ность частиц груза, т/м³; μ_об — объемная концентрация пульпы, μ_об = 0,14...0,25.Расход воды V₀, м³/ч:

Плотность пульпы, т/м³: Рабочая скорость пульпы v, м/с: где D — диаметр трубы, м.

Скорость v должна быть больше, чем критическая скорость v_Kp, иначе частицы груза будут выпадать из потока пульпы и осаж­даться на стенке трубы.

Критическая скорость v_Kp, м/с, для пылевидных и порошкооб­разных грузов с размером частиц а' < 0,2 мм

где п'_к — эмпирический коэффициент, п’_к = 0,1... 1,5; а _г= (ρ - ρ ₀)/ ρ ₀, ρ ₀ — плотность воды, т/м³.

При транспортировании зернистых и кусковых грузов:

где с₁, — эмпирический коэффициент, с₁ = 8,5...9,5;f_в — коэффи­циент трения груза о стенки трубы.

Потребный напор р, Па, воды по аналогии с пневматическим конвейером

Динамический напор, расходуемый на сообщение скорости пульпе:

Напор на преодоление трения пульпы о стенки трубопровода

где L — длина трубопровода, м.

Напор р_м на преодоление местных сопротивлений, как и в пнев­матическом конвейере, определяют через эквивалентную длину трубопровода или через коэффициент местных потерь.

Напор на подъем пульпы на вертикальном участке

где Н — высота подъема пульпы, м.

Выбор пульпонасоса и мощности его привода проводят по ана­логии с пневматическим конвейером.

62. Общие сведения. Бункеры представляют собой промежуточные грузохранилища в виде емкостей, устанавливаемых в общей цепи транспортного и технологического оборудования, и предназначе­ны для временного накапливания в них насыпных грузов и даль­нейшей отгрузки их на транспортное и технологическое оборудо­вание. Бункеры загружают через открытый верх или загрузочные отверстия и разгружают, как правило, через отверстия в днище или внизу боковых стенок.

Наличие промежуточных емкостей в виде бункеров в общей цепи транспортных и технологических машин создает условие их независимости друг от друга, что позволяет устанавливать для них наиболее целесообразные режимы работы. Если сопряженные транспортные и технологические машины работают в разных ре­жимах по времени (например, одни периодически, а другие не­прерывно), то применение бункеров становится необходимым. Режим работы сопряженных машин наряду с их производитель­ностью определяет потребный объем бункеров. Чем больше не­совпадение режимов, от которого зависит время накапливания груза, и больше производительность машин, тем больше должны быть объемы промежуточных бункеров.

Определять полезный объем бункера наиболее удобно постро­ением графика его загрузки и разгрузки в течение завершенного цикла операций, например в течение смены, суток и пр. Откла­дывая по оси абсцисс время цикла, а по оси ординат — объем поступающих в бункер и выходящих из бункера грузов по наи­большей ординате между полученными кривыми находят наиболь­шее объемное количество груза, которое должно скапливаться в бункере, а следовательно, и его полезный объем.

Форма бункера, помимо строительных требований, должна удовлетворять условиям возможно полного заполнения и полной разгрузки, без образования «мертвых зон», в которых при опо­рожнении бункера груз задерживается и не сходит под действием силы тяжести к разгрузочным отверстиям. Последнее имеет мес­то, главным образом, при недостаточном наклоне стенок, на­правляющих груз к разгрузочным отверстиям. Кроме того, форма бункеров должна предупреждать возможность возникновения сводообразования («зависания») груза над отверстиями, нарушаю­щего режим истечения из бункера.

Несколько типичных геометрических форм бункеров показано на рис. 1. Обычно бункеры состоят из двух частей: верхней — призматической или цилиндрической и нижней — суживающей­ся книзу (к выпускным отверстиям) в виде пирамиды, конуса или сферы. При небольшой глубине бункер может не иметь верх­ней призматической или цилиндрической части. Для удобства за­грузки и размещения двух или нескольких выпускных отверстий бункеры больших объемов делают удлиненной формы. Иногда их разделяют перегородками на ячейки или устанавливают парал­лельно в два или более рядов.

Бункеры бывают металлические, бетонные, железобетонные. Наибольшее распространение имеют бункеры со стенками из ли­стовой стали и каркасом из прокатных профилей, сварной кон­струкции. Обычно их монтируют на колоннах или на перекрыти­ях зданий. Для облегчения движения груза стенки бункеров из­нутри выполняют гладкими; для перемещения абразивных гру­зов их облицовывают съемными стальными плитами, специаль­ным износостойким стеклом. При транспортировании влажных смерзающихся грузов используют утепленные и обогреваемые бункеры.

Расчет. Скорость истечения: где R_Г - гидравлический радиус выпуск­ного отверстия, м. Значение коэффициента истечения λ в расчетах можно прини­мать: для хорошо сыпучих, порошкообразных и зернистых грузов λ = 0,55... 0,65; для кусковых грузов λ= 0,3... 0,5; для пылевидных, влажных, порошкообразных, зернистых с содержанием пыли λ= 0,2...0,25.

Производительность истечения груза из бункера Q, т/ч, через выходное отверстие, расположенное в центре:

где к_п— коэффициент производительности, учитывающий влия­ние уменьшения площади выходного отверстия из-за выступаю­щих частиц и кускового груза и снижения объемной массы мате­риала в связи с некоторым рассредоточением его частиц в зоне истечения, к_п = 0,8... 1,0.

62. Затворы. Бункерные затворы предназначены для перекрытия выпускных отверстий бункеров.

По способу действия затворы разделяют на две группы: отсека­ющие поток груза и создающие подпор. К первой, более много численной группе относят затворы в виде плоской задвижки и секторные, ко второй группе — лотковые.

Затворы в виде плоской задвижки (рис. 16.5, а и б), устанав­ливаемые в днище или боковой стенке бункера, наиболее ком­пактны, но имеют недостаток — значительное сопротивление в пазах при открывании и закрывании; поэтому их применяют толь­ко при небольшом отверстии и незначительном давлении на зат­вор.

Разновидностью плоской задвижки является ленточный или гусеничный затвор (рис. 16.5, в), состоящий из бесконечной кон­вейерной ленты или гусеничной цепи, неподвижно укрепленной с одной стороны у кромки выпускного отверстия (точка А), и подвижной рамы с двумя барабанами малого диаметра и опорны­ми роликами. При передвижении рамы в ту или другую сторону отверстие закрывается или открывается, причем лента перекаты­вается по роликам, скольжение ее по грузу отсутствует.

Секторные затворы (рис. 16.5, д, е) имеют цилиндрическую поверхность и при закрывании или открывании поворачиваются вокруг горизонтальной оси, так что трение их по пазам отсутству­ет, а следовательно, сопротивление значительно меньше, чем сопротивление плоской задвижки. В зависимости от размеров вы­пускного отверстия, его длины, устанавливают одно- или двух­секторные (челюстные) затворы с движением сектора вверх или вниз.

Для крупнокусковых грузов применяют сдвоенный секторный затвор (рис. 16.5, ж). При его открывании полностью поднимается нижний сектор, и поток груза регулируют изменением положения верхнего большего сектора; при закрывании сначала опускают (но не доводят до плоскости скольжения) верхний сектор, а затем — нижний, препятствующий дальнейшему истечению груза.

Разновидностью секторного затвора является пальцевый зат­вор (рис. 16.5, з), состоящий из отдельных¹ тяжелых, подвешен­ных каждый на своей цепи, изогнутых и заостренных на конце рычагов (пальцев). Пальцы при опускании легко проникают в толщу груза, а попав на крупный, кусок, зажимают его на плоскости лотка, закрывая выпускное отверстие. При открывании затвора пальцы поднимают цепями от одного привода: сначала те, кото­рые опустились ниже, а затем все вместе. Схема затвора второй группы, образующего подпор поворотом шарнирного лотка, по­казана на рис. 16.5, г. Затворы этого типа при закрывании не за­щемляют кусков груза и допускают регулирование потока груза изменением угла наклона лотка. Однако они имеют большие габа­ритные размеры.

64. Классификация машин. Основное назначение машин непрерыв­ного транспорта — перемещение грузов по заданной трассе. Одно­временно с этим они могут распределять грузы по заданным пун­ктам, складировать их, накапливая в обусловленных местах, пе­ремещать по технологическим операциям и обеспечивать необхо­димый ритм производственного процесса.

К машинам непрерывного транспорта относят конвейеры, уста­новки гидравлического и пневматического транспорта (для пере­мещения грузов в несущей среде). Особую группу составляют ра­ботающие совместно с ними вспомогательные устройства: спус­ки, скаты, бункеры, питатели.

Машины непрерывного транспорта классифицируют по обла­сти применения, способу передачи и характеру приложения к перемещаемому грузу движущей силы, конструкции, роду пере­мещаемых грузов, назначению и положению на производствен­ной площадке.

В зависимости от области применения различают машины обще­го назначения и специальные. Первые применяют во многих отрас­лях хозяйства (например, ленточные конвейеры общего назначе­ния), а вторые — в какой-либо одной отрасли (например, подзем­ные скребковые конвейеры в горной промышленности).

По способу передачи перемещаемому грузу движущей силы разли­чают машины, действующие при помощи механического, элект­рического, гидравлического, пневматического или комбиниро­ванного привода, самотечные (гравитационные) устройства, в которых груз перемещается под действием собственной силы тя­жести, устройства пневматического и гидравлического транспор­та, в которых движущей силой являются соответственно поток воздуха или струя воды.

По характеру приложения движущей силы и конструкции маши­ны непрерывного транспорта подразделяют на машины с тяго­вым элементом (лентой, цепью, канатом и др.) для передачи дви­жущей силы и без него.

Тяговый элемент имеют ленточные, пластинчатые, скребко­вые, ковшовые, люлечные конвейеры и элеваторы. К машинам без тягового элемента относят винтовые, инерционные, ролико­вые и шаговые конвейеры, а также транспортирующие трубы. По роду перемещаемых грузов различают машины для транспор­тирования насыпных материалов (ленточные, пластинчатые, ков­шовые, скребковые, винтовые конвейеры, ковшовые элеваторы, транспортирующие трубы), штучных грузов (ленточные, пластин­чатые, тележечные, люлечные, подвесные, роликовые, шаговые конвейеры, люлечные и полочные элеваторы) и пассажиров (лен­точные и пластинчатые конвейеры, эскалаторы).

По положению на производственной площадке различают маши­ны стационарные, переставные, переносные и передвижные.