Контрольні питання

1. Призначення бункерних затворів.

2. Вимоги, що ставляться до бункерних затворів.

3. Класифікація бункерних затворів.

4. Бункерні затвори відсікаючого типу.

5. Секторні бункерні затвори і їхні різновиди.

6. Бункерні затвори підпірного типу.

7. Призначення живильників транспортних і технологічних машин.

8. Особливості застосування живильників транспортних і технологічних машин.

9. Класифікація живильників і вимоги, що ставляться до них.

10. Робочі органи живильників.

11. Фактори, що впливають на вибір типу живильника.

12. Конструктивні особливості стрічкових живильників.

13. Визначення продуктивності стрічкових живильників.

14. Пластинчасті й скребкові живильники.

15. Хитні й вібраційні живильники та їхні основні парамет-ри.

16. Розрахунок продуктивності хитного живильника.

17. Особливості конструкції дискового (тарілчастого) жи-вильника.

18. Розрахунок продуктивності дискового живильника.

19. Принцип дії ланцюгового живильника.

20. Лопатеві розвантажувачі для щілинних бункерів.

21. Призначення й особливості конструкцій метальних ма-шин.

22. Способи й засоби дозування видачі насипних матеріа-лів з бункерів.

4.6. Установки гідро- та пневмотранспорту

Загальні відомості про процес транспортування.

Гідравлічні й пневматичні транспортні установки призначені для переміщення сипучих матеріалів у зваженому стані в потоці води або повітря по трубах або жолобах.

При гідравлічному транспортуванні механічна суміш часток матеріалу з водою, називана гідросумішшю, рухається по похилих жолобах або трубах самопливом униз під дією сили ваги, а також по горизонталі й нагору по похилому або вертикальному трубопроводах під напо-ром, створюваним насосом.

Гідротранспортні установки використовуються для подачі сировини на збагачувальних фабриках з мокрим процесом збагачення, переміщення продуктів збагачення в межах фабрики, видалення відходів збагачення у відвали. Їхніми достоїнствами є простота конструкції й експлуатації, можливість безперервного транспортування матеріалів по складній трасі на значні відстані.

При пневматичному транспортуванні, як і при напірному гідротранспорті, матеріали перемещаються по трубах. Трубопровід при цьому може мати складну конфігурацію з горизонтальними, похилими й вертикаль-ними ділянками.

Пневмотранспортні установки мають менше в порівнянні з гідравлічними розповсюдження на збагачу-вальних фабриках і використовуються головним чином у якості допоміжних транспортних пристроїв.

Для переміщення твердих часток матеріалу у зваженому стані в потоці води або повітря необхідно створити достатню швидкість руху середовища. Ця швидкість залежить від питомої ваги середовища й напрямку його переміщення, від крупності часток, їхньої питомої ваги й форми.

У висхідному потоці води або повітря на частку діють:

- спрямована вниз сила ваги частки G, зменшена на величину втрати ваги частки в даному середовищі (архимедова сила);

- спрямована нагору сила динамічного тиску потоку Т, пропорційна квадрату відносної швидкості потоку, площі поперечного перетину частки, перпендикулярного напрямку потоку, і питомій вазі середовища.

Якщо T > G, то частка буде перемещатся у висхідному потоці нагору, при T < G - падати вниз. У випадку T = G частка перебуває в рівновазі, тобто вона ширяє в середовищі.

Швидкість висхідного потоку, що відповідає стану рівноваги частки, називається швидкістю витання.

Якщо потік води або повітря нерухомий, то при досягненні вільно падаючою в ньому часткою швидкості, рівної швидкості витання, вертикальна сила, що діє на частку вниз, зрівноважиться динамічним опором середовища й подальше падіння частки в середовищі буде відбуватися з постійною швидкістю.

Така стала постійна швидкість частки в нерухомому рідкому середовищі називається гідравлічною крупністю даної частки.

Для частки кулястої форми вона буде дорівнює (м/с)

де - діаметр частки, м;

й - питомі ваги частки й середовища, т/м³;

- коефіцієнт пропорційності, що знаходиться дослід-ним шляхом. Для часток кулястої форми = 0,55.

Для води (при = 1)

Швидкість витання для повітря визначається аналогіч-но (через малу величину не враховується втрата ваги частки в повітряному середовищі).

Робочі швидкості руху води або повітря, необхідні для переміщення часток транспортованого матеріалу повинні бути більше швидкості витання.

Визначення оптимальних величин цих швидкостей утруднено. Частки, як правило, не відрізняються ідеаль-ними формами й мають різні перетини в різних площинах. Потрапляючи в потік своїм більшим перетином, частка при певній швидкості піднімається нагору, а, повернувшись малим перетином, - починає падати вниз. Хаотичність руху часток матеріалу в потоці під впливом численних факторів не дає можливості точно й вірогідно описати процес.

На практиці величину робочої швидкості потоку при гідротранспортуванні приймають в 3-5 разів більше швидкості витання.

При пневмотранспортуванні швидкість повітря непостійна по довжині трубопроводу, тому що в міру руху об’єм повітря збільшується одночасно з падінням тиску. Тому розрахункову швидкість повітря при виході із трубопроводу приймають в 1,5-2 рази більше швидкості витання.

Установки гідравлічного транспорту.

Гідросуміш у таких установках переміщається по сталевих або дерев'яних жолобах прямокутного, трапеціє-видного, півкруглого перетину й по трубах. Для захисту від зношування вони футеруются зносостійкими матеріалами.

На рис. 4.22 показані схеми напірних і самопливної гідротранспортних установок.

Рис. 4.22. Схеми гідротранспортних установок:

а – напірна з пульпонасосом; б – напірна з водяним насосом й живильником; в – самопливна

1 – резервуар; 2 – пульпонасос; 3 – пульпопровід; 4 – насос для освітленої води; 5 – грохот для відділення води; 6 – резервуар для пульпи; 7 – водяний насос; 8 – бункер для породи з живильником; 9 – резервуар для води; 10 – резервуар для пульпи; 11 – бункер для породи; 12 – змішувальна лійка

Напірні гідротранспортні установки класифікуються за способом уведення переміщуваного матеріалу в трубопровід.

У схемі з пульпонасосом (землесосом) 2 (рис. 4.22, а) він забирає пульпу з резервуара 1 і нагнітає її в пульпопровід 3. У кінцевому пункті пульпа потрапляє на грохот 5 для відділення води. Освітлена вода зливається в резервуар 6, звідки насосом 4 відправляється назад у резервуар пульпи.

У схемі з водяним насосом 7 і живильником (рис. 4.22, б) насос забирає воду з резервуара 9 і нагнітає її в пульпопровід 3, куди також уводиться переміщуваний вантаж з бункера з барабанним живильником 8. Розвантаження пульпи здійснюється в резервуар 10.

Перевагою першої схеми є відсутність складного живильного пристрою, а другої - використання замість землесоса звичайного водяного насоса, що працює на чистій воді й не піддається абразивному зношуванню.

Якщо напір може бути створений природною різницею в рівнях завантаження й розвантаження транспортованого матеріалу, то використовується самопливна транспортна установка (рис. 4.22, в). Матеріал з бункера 11 за допомогою живильника завантажується в змішувальну лійку 12 установки, куди подається й вода. Далі пульпа рухається по пульпопроводу 3 під дією сили ваги.

К основному механічному устаткуванню гідротран-спортних установок відносяться завантажувальні пристрої (живильники) і насоси.

Одна з головних вимог до завантажувальних пристроїв цього типу - герметичність. Безкамерні живильники, переборюючи тиск води, уводять вантаж у порожнину трубопроводу. Камерні живильники перепускають (шлюзують) вантаж через одну або дві послідовно розташовані камери з отворами у верхній і нижній частині, що поперемінно відкриваються й закриваються.

Безкамерні живильники характеризуються без перерв-ністю дії. Прикладом може служити гвинтовий живильник.

Камерні живильники мають цикличный характер роботи. Для підвищення їхньої продуктивності часто використовують здвоєні конструкції, у яких під час розвантаження однієї секції в трубопровід друга заповнюється вантажем з бункера.

Хороші результати роботи показують камерні трубчасті живильники, пристосовані для роботи з кусковатими вантажами. Схема трубчастого живильника показана на рис. 4.23. Дві камери-труби 4 з'єднують пульповий 1 і водяний 2 трубопроводи із транспортним магістральним трубопроводом 5. Процеси уведення пульпи й змішування її з водою регулюються зворотними клапанами 3, а підведення й злив води здійснюються за допомогою засувок 8 й 6, керованих з пульта 7. У результаті поперемінно відбувається заповнення однієї камери пульпою й подача пульпи в магістраль із іншої.

Рис. 4.23. Схема камерного трубчастого живильника:

1 – пульпопровід; 2 – водопровід; 3 – зворотні клапани; 4 – камери-труби; 5 – транспортний магістральний трубо-провід; 6, 8 – засувки; 7 – пульт керування

Землесоси, що використовуються в гідротранспортних установках, як правило, відцентрового типу. За конструкцією вони мало відрізняються від насосів для води, однак набагато більше піддані абразивному зношуванню. Вони повинні забезпечувати транспор-тування шматків крупністю до 100 мм, мати можливо більшу зносостійкість деталей, бути максимально ремонтоздатними. Для підвищення довговічності деталей насосів застосовують спеціальні сталі й високохромістий чавун, захищають поверхности наплавленням металу високої твердості й футерованням.

На рис. 4.24 показана схема землесоса. Конструктивно він являє собою одноколісний відцентровий насос. Гідросуміш по трубопроводу 1, приєднаному до усмоктувального патрубка 2 землесоса, надходить до центра робочого колеса 3. У процесі обертання колеса під дією відцентрових сил гідросуміш відкидається до периферії й через нагнітальний патрубок тангенціально подається в робочий трубопровід.

Рис. 4.24. Схема землесоса:

1 – трубопровід; 2 – усмоктувальний патрубок; 3 – робоче колесо

Концентрацію гідросуміші (пульпи) у гідротран-спортних установках, тобто відношення рідкого до твердого приймають залежно від крупності й питомої ваги транспортованого матеріалу. Для руд ця величина може досягати 5-6.

Годинний об’єм пульпи (м³/год)

де - витрата води, м³/год;

- годинний об’єм переміщуваного матеріалу, м³/год;

- діаметр трубопроводу, м;

- швидкість руху пульпи, м/с.

Звідси можна визначити діаметр трубопроводу , що повинен бути у 2,5-3 рази більше поперечного розміру найбільших шматків транспортованого матеріалу.

Величина напору , необхідного для роботи гідротранспортної установки, дорівнює сумі всіх опорів (втрат напору) у трубопроводі (метрів водного стовпа)

де , - втрати напору горизонтальних і вертикальних

ділянок трубопроводу, м;

- коефіцієнт втрати напору від місцевих опорів,

= 1,05-1,10.

де - довжина трубопроводу, м;

- коефіцієнт опору руху пульпи.

Питома вага пульпи

Втрати напору при транспортуванні гідросуміші по вертикальній ділянці трубопроводу висотою H (м)

де – швидкість витання.

Знак мінус використовується при транспортуванні нагору, плюс - униз.

Установки пневматичного транспорту.

У пневматичній транспортній установці для забезпечення руху повітря по трубопроводу створюється необхідна різниця тисків на початку й наприкінці трубопроводу шляхом усмоктування або нагнітання повітря. Потік повітря, що рухається по трубопроводу з великою швидкістю, утворює із мілкофракційним вантажем аеросуміш, яка заповнює перетин трубопроводу. При цьому шматки матеріалу звичайно переміщаються стрибкоподібно у зваженому стані й частково ковзанням по днищу трубопроводу.

До переваг пневмотранспорту можна віднести відсут-ність втрат переміщуваних вантажів, можливість сполу-чення процесу транспортування з іншими технологічними операціями, наприклад, охолодженням і сушінням, а також його герметичність, що створює безпечні умови для обслуговуючого персоналу й людей, що перебувають поблизу.

Недоліками пневмотранспорту є висока питома витрата енергії, подрібнення матеріалу й інтенсивне зношування трубопроводів абразивними частками вантажу.

За способом створення в трубопроводі різниці тисків розрізняють усмоктувальні (вакуумні), нагнітальні (напірні) і комбіновані (усмоктувально-нагнітальні) установки. У перших вантажі переміщаються під дією розрідженого повітря, у других - у потоці стисненого повітря, у третіх - частину шляху під дією вакууму, а частину - стисненого повітря.

На рис. 4.25 наведені можливі схеми пневмотран-спортних установок.

В усмоктувальної пневмотранспортній установці (рис. 4.25, а) вантаж забирається за допомогою усмоктувального насадка (сопла) 1 і транспортується по трубопроводу 2 у резервуар-віддільник 3, де матеріал випадає з потоку завдяки різкої втрати його швидкості через зміну об’єму. Повітря далі відсмоктується в пилоуловлювальний циклон 4 за допомогою повітродувки 6 і викидається в атмосферу. Вантаж вивантажується через шлюзові затвори 5.

До основного транспортного трубопроводу установки можна підключити кілька усмоктувальних пристроїв, тобто забирати матеріал з декількох місць.

Усмоктувальні установки служать для транспортування матеріалів легкої й середньої ваги на короткі відстані з малою різницею тисків. Довжина транспортування може досягати 200 м.

У нагнітальної пневмотранспортній установці високого тиску (рис. 4.25, б) стиснене повітря від компресора (0,3-0,4 МПа й більше) надходить у камерний живильник 7, захоплює вантаж і переміщає його по трубопроводу 8 через перемикач 9 в один з бункерів 11. Повітря з бункерів виходить в атмосферу через фільтр 10.

У нагнітальної пневмотранспортній установці середнього тиску (рис. 4.25, в) вантаж уводиться в трубопровід зі стисненим повітрям (0,2-0,3 МПа) за допомогою барабанного коміркового живильника 12. Далі аеросуміш іде по трубопроводу 13 у віддільник 14.

У нагнітальних установках за рахунок великої різниці тисків може бути забезпечена передача матеріалів різної ваги на більші відстані.

Рис. 4.25. Схеми пневмотранспортних установок:

а – усмоктувальна; б, в – нагнітальні високого й середнього тиску; г – усмоктувально-нагнітальна

1, 15 – усмоктувальні насадки (сопла); 2, 8, 13, 16, 19 – трубопроводи; 3, 14, 17 – прийомні резервуари-віддільни-ки; 4 – пилоуловлювальний циклон; 5, 18 – шлюзові затво-ри; 6, 20 – повітродувні машини; 7 – камерний живильник; 9 – перемикач; 10 – фільтр; 11 – бункери; 12 - барабанний живильник

У комбінованій усмоктувально-нагнітальній установці (рис. 4.25, г) вантаж засмоктується соплом 15, іде по трубопроводу 16 у віддільник 17, а потім через шлюзовий затвор 18 – у нагнітальний трубопровід 19. Стисненим повітрям його забезпечує повітродувка 20, що забирає повітря із трубопроводу 16.

Комбіновані установки сполучають зручність завантаження з можливістю транспортування на великі відстані.

До основного устаткування пневмотранспортних установок відносяться живильники, усмоктувальні й струминні апарати, віддільники, фільтри й повітродувні машини.

Живильники пневмотранспортних установок, як й у системах гідротранспорту, діляться на камерні й безкамерні.

Віддільники насипного вантажу від повітря мають вигляд резервуару, у якому швидкість потоку повітря з матеріалом різко зменшується, вантаж випадає з потоку й збирається на дні резервуара, звідки випускається через затвор. Крім того, усередині резервуарів установлюють перегородки, зіштовхуючись із якими або обтікаючи їх, потік аеросуміши змінює свій напрямок, що також сприяє випаданню з нього часток вантажу.

Для відділення пилоподібних вантажів використо-вуються відцентрові конструкції циклонного типу.

Повітродувні машини, що застосовуються в пневмо-транспортних установках, звичайно відцентрового або поршневого типу.

До відцентрового відносяться вентилятори й різні турбомашини. Поршневі відрізняються видом руху робочого органа й діляться на ротаційні (з обертовим рухом) і зворотно-поступальні.