Методическое пособие 773

71

Рис. 2.40. Схема пневмотранспортной установки всасывающего действия

Она состоит из вакуум-насоса 1, который создает разрежение в трубопроводе 2. Под действием атмосферного давления транспортируемый груз вместе с воздухом всасывается соплом 3 в трубопровод и перемещается по нему в осадительную камеру 4. Площадь сечения камеры значительно больше площади сечения трубопровода, в результате чего скорость потока воздушной смеси уменьшается. Основная масса частиц груза оседает на дно камеры 4 и выгружается через шлюзовый затвор 5. Доочистка воздушной смеси происходит в осадителе меньшего размера 6 с фильтром 7, после которого чистый воздух, ваку- ум-насосом направляется в атмосферу. Всасывающие установки применяются для транспортирования легких сыпучих грузов при разгрузке вагонов, судов на небольшие расстояния, так как перепад давлений в трубопроводе невысокий

(0,05 МПа).

Установка для нагнетательного способа транспортирования показана на рис. 2.41.

Рис. 2.41. Схема нагнетательной пневмотранспортной установки

72

Она состоит из воздухозаборного фильтра 1, компрессора 2, водомаслоочистителя 3, транспортирующего трубопровода 4, в который специальным питателем 5 загружается транспортируемый материал. Из трубопровода воздушная смесь поступает в осадитель 5, а более мелкие фракции в воздушной смеси - в осадитель 6, из которого через фильтр 7 чистый воздух сбрасывается в атмосферу. Нагнетательные установки могут использовать давление до 0,6 МПа, что позволяет осуществлять транспорт груза на значительное расстояние и в несколько точек сразу.

Комбинированные пневмотранспортные установки используют достоинство всасывающих установок забирать груз сразу из нескольких точек, а с помощью нагнетательных - транспортировать одновременно к нескольким потребителям.

Элементы пневмотранспортных устройств

Сопло служит для забора легких сыпучих материалов в установках всасывающего типа. Конструкция сопла показана на рис. 2.42. Оно состоит из наружной 1 и внутренней 2 труб, соединенных между собой регулировочными винтами, позволяющими устанавливать ширину щели для впуска воздуха в зависимости от плотности транспортируемого материала. Сопло погружается в материал под действием собственного веса на такую глубину, что между поверхностью материала и торцом внутренней трубы образуется кольцевая щель, через которую всасывается воздух, разрыхляя и увлекая материал в транспортный пневмопровод.

Рис. 2.42. Схема сопла

Загрузочные устройства (питатели) предназначены для подачи груза в трубопровод в нагнетательных установках. В пневмотранспортных установках используются винтовые (рис. 2.43) и камерные питатели.

73

Рис. 2.43. Схема винтового питателя

Рабочим органом винтового питателя является винт (шнек) 1 с переменным шагом. Винт установлен консольно в цилиндрическом корпусе 2, имеющем загрузочный бункер 3 и смесительную камеру 4, в которую поступает сжатый воздух от компрессора. Радиальный зазор между винтом и корпусом составляет 1...2 мм. Шаг винта у загрузочного бункера равен 0,8 D (здесь D - внешний диаметр шнека), а у смесительной камеры - 0,6 D. Винту придается вращение с частотой около 1000 мин-1 от привода 5. Груз из бункера захватывается винтом и подается в смесительную камеру. Благодаря переменному шагу груз по мере продвижения к смесительной камере уплотняется и на последнем витке образует пылевую пробку, которая препятствует проходу воздуха в загрузочный бункер. В смесительной камере подаваемый винтом груз смешивается с поступающим под давлением вихревым потоком воздуха и в виде аэросмеси по трубопроводу подается, к месту разгрузки,

Вкамерных питателях используется аэрация находящегося в камере груза

иподача его в транспортный трубопровод. По сравнению с винтовыми питателями камерные питатели имеют следующие преимущества: отсутствие движущихся и истирающихся частей, возможность применять большие давления для транспортировки на значительные (до 1,5 км) расстояния. Недостатками камерных питателей можно назвать их большие размеры, повышенный расход энергии, повышенные эксплуатационные затраты на обслуживание системы автоматики.

Камерные питатели могут быть одно- и двухкамерными. В однокамерных питателях подача груза циклическая, так как на время заполнения камеры грузом ее необходимо отключать. Двухкамерные питатели (рис. 2.44) лишены этого недостатка. Пока одна камера (правая) разгружается, вторая камера (левая) загружается, благодаря чему обеспечивается непрерывная подача груза в транспортный трубопровод. Управление заслонками 7 и 4 камер, клапанами 8 пневмопровода осуществляется автоматически по сигналу датчиков уровня и массы материала в камерах.

74

Рис. 2.44. Схема двухкамерного питателя

Транспортный пневмопровод служит для перемещения аэросмеси в заданное место. Он может выполняться из стали, дюраля, пластмасс, в зависимости от характера транспортируемого материала. Для транспортирования сыпучих строительных материалов используют стальные трубы, а колена и отводы изготавливают из отбеленного чугуна с утолщенной задней стенкой из-за интенсивного изнашивания, вследствие удара абразивных частиц при изменении направления потока аэросмеси. Поперечное сечение пневмопровода может быть круглым, овальным, прямоугольным, а толщина его стенок 1...12 мм в зависимости от абразивности материала.

Воздуходувные машины осуществляют всасывание или нагнетание воздуха в транспортный пневмопровод. По конструкции их разделяют на поршневые, ротационные и центробежные. К первым относят компрессоры различных типов общепромышленного применения. Эти машины, как правило, работают с ресиверами, которые сглаживают пульсацию нагнетаемого в пневмопровод воздуха. К ротационным машинам относят лопастные, водокольцевые, коловратные насосы, принцип действия которых легко понять из схем на рис. 2.45.

К центробежным машинам относятся вентиляторы и турбомашины. В поршневых и ротационных машинах используется принцип выдавливания воздуха из полостей различной конфигурации поршнями, кулачками специального профиля, водяным кольцом, формирующимся под действием центробежных сил. В центробежных машинах используется принцип превращения кинетической энергии воздуха, полученной от взаимодействия с лопастями турбины, в потенциальную энергию сжатого воздуха (давление).

75

Рис. 2.45. Воздуходувные машины: а) ротационная; б) водокольцевая; в) центробежная; г) коловратная

Отделители служат для выделения из потока аэросмеси транспортируемого материала. В основу принципа действия отделителей положено торможение потока аэросмеси, в результате чего частицы груза теряют энергию и осаждаются. Технически это решается несколькими способами. На рис. 2.46. показаны три типа отделителей. В первом из них, объемном отделителе (рис. 2.46,а.), уменьшение скорости потока аэросмеси достигается за счет резкого (60...100 раз) увеличения площади поперечного сечения пневмопровода по сравнению с магистральным. Груз осаждается внизу отделителя и удаляется из него через шлюзовой затвор. Отделитель с внутренними направляющими поверхностями (рис. 2.46,б.) состоит из корпуса, внутри которого закреплены конические или спиральные направляющие из листовой стали, замедляющие движение аэросмеси. Транспортируемый груз оседает на направляющих и стекает по ним в накопитель, откуда удаляется через шлюзовой затвор. Если в отделитель аэросмесь вводить по спиральному каналу, то возникают центробежные силы, которые способствуют разделению груза и воздуха.

77

Запыленный воздух в эти рукава может поступать внутрь, пыль будет оседать на внутренней поверхности рукава при прохождении воздуха через ткань, чистый воздух выходить в атмосферу. В других конструкциях сухих фильтров запыленный воздух поступает через ткань внутрь рукава, пыль оседает на внешней поверхности рукава, а чистый воздух изнутри рукава выходит в атмосферу. В течение 5...10 мин ткань фильтра покрывается слоем пыли и становится почти непроницаемой для воздуха. Рукава необходимо периодически очищать встряхиванием, одновременно пропускать воздух в обратном направлении. При интенсивности очистки 1 м3/мин загрязненного воздуха требуется 1м2 фильтрующей ткани. Для отводки зарядов статического электричества ткань рукавов и металлические части кожуха должны быть заземлены.

Мокрые фильтры (см. рис. 2.47,б) применяются в установках нагнетательного типа для очистки запыленного воздуха, забираемого воздуходувной машиной. Мокрый фильтр состоит из резервуара 1, заполненного частично водой, в которую опущен один конец впускного патрубка 2, второй его конец сообщается с атмосферой. Незаполненная водой часть резервуара сообщается с всасывающим входом воздуходувной машины, которая создает разрежение в резервуаре. Атмосферный воздух засасывается в резервуар через воду, в которой пузырьки воздуха дробятся на решетке 3 и очищаются от пыли. Резервуар заполняется водой через водопровод 4. Грязная вода удаляется через сливной трубопровод 5.

Шлюзовой затвор (рис. 2.48.) состоит из многокамерного барабана 1, хорошо притертого с корпусом 2 и фланцами 3. Барабан вращается от собственного привода. Груз сверху самотеком поступает в камеры барабана, перемещается им вниз и непрерывно высыпается в приемный бункер. Утечка или подсос воздуха через шлюзовой затвор практически исключается.

Рис. 2.48. Шлюзовой затвор

Параметры пневмотранспортных устройств определяются в зависи-

мости от вида перемещаемого груза, плотности его частиц (кг/м3), конфигу-

78

рации и размеров трассы, типа пневмотранспортной установки, производительности П (т/ч). Определяемыми параметрами в практике использования пневмотранспортных установок являются: требуемый расход воздуха Qв, (м3/с); давление воздуха p, (Па); необходимый диаметр трубопровода Dт, (м); мощность двигателя Nдв, (кВт).

Скорость воздуха Vэ может обеспечивать устойчивое транспортирование аэросмеси при превышении скорости витания частиц материала Vв не менее чем на 30%...50%. Скоростью витания Vв называют такую скорость верти-

кального воздушного потока, при которой частицы груза удерживаются им во взвешенном состоянии с небольшими колебаниями относительно некоторого положения. На скорость витания влияют размеры и форма частиц транспортируемого материала, их удельный вес и способность образовывать комочки значительных поперечных размеров. Кроме того, при назначении Vэ, необходимо учитывать, что скорость воздуха по длине трубопровода изменяется обратно пропорционально его давлению. В установках всасывающего типа минимальная скорость воздуха будет у сопла, а максимальная - у насоса. В нагнетательных установках минимальная скорость воздуха будет у компрессора, максимальная - на выходе трубопровода. Потери давления воздуха зависят от длины и конфигурации трассы трубопровода. Минимальная рабочая скорость воздуха Vр во всех случаях должна приниматься с учетом коэффициента , зависящего от коэффициента массовой концентрации аэросмеси . Vр = Vэ. При

= 3, = 1,5; при = 15, = 3.

Коэффициент массовой концентрации аэросмеси есть отношение пе-

ремещаемого в единицу времени материала к массе расходуемого за это же время воздуха. Величину рекомендуется принимать в зависимости от типа установки и плотности транспортируемого груза р. Во всасывающих установках низкого вакуума = 3...5; высокого - =15...25. В нагнетательных установках низкого и среднего давления = 2,5...5; высокого давления = 15... 3 5. Для песка и щебня = 3... 15, для цемента = 20... 30.

Расход воздуха определяется заданной производительностью установки и

где в=1,244 кг/м3 - плотность атмосферного воздуха.

Диаметр трубопровода DТ может быть постоянным или переменным по его длине. Трубопровод переменного диаметра выполняется в установках с постоянной скоростью движения аэросмеси. Диаметр трубопровода рассчитывается по минимальной рабочей скорости движения аэросмеси:

________

79

Потери давления в пневмотранспортной системе складываются из потерь на трение аэросмеси о стенки трубопровода Рт, потерь на вертикальный подъем аэросмеси Рh, потерь на сообщение грузу и воздуху кинетической энергии Рк, потерь в загрузочном и разгрузочном устройствах Рф, потерь давления на преодоления местных сопротивлений Рм. Разность давлений, возникающая на концах пневмотранспортной установки, равна сумме потерь давления на его участках.

где h - высота точки разгрузки над уровнем загрузки, м; g - ускорение свободного падения, м/с2.

Динамические потери на разгон смеси до скорости Vр в начале трубопро-

вода

где ρн - плотность воздуха в начале трубопровода; βг - коэффициент скорости груза (отношение скорости груза к скорости воздуха).

Потери давления в загрузочном и разгрузочном устройствах по среднестатистическим данным составляют Рф ≈ 25 кПа.

Местные сопротивления возникают в местах изменения площади и конфигурации сечения трубопровода, в коленах, ответвлениях, разгружателях. Трубопроводы с резким изгибом оказывают наибольшее сопротивление, величина которого зависит от угла отклонения, отношения радиуса закругления к диаметру трубопровода. Величину местной потери давления можно ориентировочно определить по формуле

где Км - коэффициент местных сопротивлений, определяемый по таблицам в зависимости от геометрических параметров, изменяющих конфигурацию трубопровода.

80

Мощность воздуходувной машины расходуется на транспортирование аэросмеси и обеспечение необходимого напора воздуха с учетом потерь давления в трубопроводе:

где η1 - КПД воздуходувной машины; η2 - КПД привода воздуходувной машины.

Более полно теория пневмотранспортных установок изложена в

[3, с. 481…491; 4, с. 258…281].

2.11. ПОДВЕСНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

Подвесными конвейерами называют машины непрерывного транспорта для перемещения штучных или тарных грузов на специальных подвесках по замкнутому надземному пути пространственной конфигурации. Подвесные конвейеры применяются для внутрицехового и межцехового перемещения различных грузов в соответствии с обслуживаемым технологическим процессом во многих отраслях промышленности. Применение подвесного конвейера позволяет рационально организовать производственный процесс от его начала до конца, т.е. склада готовой продукции. Подвесные конвейеры обладают рядом таких достоинств, как возможность перемещать грузы по сложной трассе без использования производственной площади цехов, малый расход электроэнергии, легкость автоматизации по адресации грузов, простота перенастройки в соответствии с изменениями технологического процесса. Недостатком подвесных конвейеров можно считать довольно высокую металлоемкость. В промышленности строительных материалов подвесные конвейеры получили широкое применение на заводах по производству фаянсовых санитарно-технических изделий, керамической плитки, на заводах по производству кирпича, на стекольных заводах и т.п.

Классификация подвесных конвейеров представлена в табл. 2.13.