книги из ГПНТБ / Луговский С.И. Вентиляция в асбестотехнической промышленности

Глава VII

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ с и с т е м ы ПНЕВМОТРАНСПОРТА

В данной главе рассматривается предлагаемая схема пнев­ мотранспорта, которая, по нашему, мнению, является более со­ вершенной, чем существовавшая ранее. Основное отличие этой схемы состоит в том, что в ней применены переключатели, обес­ печивающие надежное отключение неработающих ответвлений.

Для подбора исполнительных механизмов, обеспечивающих перемещение заслонки переключателя, необходимо знать силы, действующие на нее в установившемся и неустановившемся ре­ жимах. (Неустановившийся режим наступаёт в момент пере­ ключения заслонок). В этой главе приведены расчеты по опре­ делению этих сил.

Как известно, для определения реакции жидкости на находя­ щиеся в ней тела применяют два метода. Первый из них требует знания сил давления и трения в каждой трчке поверхности тела, по которым можно найти равнодействующую и момент их. Вто­ рой метод позволяет определить реакцию жидкости, если из­ вестно ее состояние на некоторой воображаемой границе обла­ сти— контрольной поверхности, окружающей рассматриваемое тело.

При определении сил, действующих на заслонку в установив­ шемся режиме, нами был использован первый метод. Для опре­ деления сил, действующих на заслонку в неустановившемся ре­ жиме, решалась система дифференциальных уравнений в част­ ных производных.

Совершенствование пневмотранспорта в цехе по производству паронита

Существовавшие схемы пневмотранспорта асбеста, пушеных обрезков и резиновой смеси в цехе по производству паронита на Волжском заводе асбестотехнических изделий обладают неко­ торыми недостатками, которые были указаны ранее. Эти недо­ статки приводят к интенсивному пылению во время рабочего процесса.

112

Ряс. 43. Предложенная схема пліевмотралспорта асбеста:

ка; 5 — вентилятор вытяжной системы; б — фильтр.

Нами предложена новая схема пневмотранспорта, показан­ ная на рис. 43. Эта схема существенно отличается от применяе­ мой в цехе ранее. Во-первых, все ответвления напорной части до циклонов выравнены по сопротивлениям и все ответвления вытяжной части от циклонов также выравнены по сопротивле­ ниям. Такое выравнивание обеспечивает равные потери давле­ ния на пути от вентилятора 1 к каждому из циклонов. Поэтому к каждому из них поступает одинаковое количество воздуха Qi. Аналогично, выравнивание сопротивлений вытяжной части при­ водит к тому, что от каждого циклона ^вентилятором 5 удаляется

одинаковое количество воздуха Q2. Соотношение-рр-для каждого

4 2

циклона является постоянной величиной, что свидетельствует о работе всех циклонов в одинаковом режиме.

Во-вторых, в напорной части пневмотранспорта применены переключатели новой конструкции, а в вытяжной части устанав­ ливается лишь одна клапанная коробка. Эти переключатели и клапанная коробка обеспечивают надежное перекрытие нерабо­ тающих ответвлений.

В-третьих, установлен напорный фильтр вместо всасывающе­ го. Это имеет немаловажное значение. В фильтрах, установлен­ ных на всасывании, наблюдается подсос воздуха через неплот­ ности, устранить которые в производственных условиях не так просто. В нашей схеме напорный фильтр находится в отдельном помещении этажом ниже. О подсосах в фильтре не может быть и речи, они совсем исключены, так как фильтр является послед­ ним элементом схемы, после которого воздух поступает в поме­ щение и с помощью шахты выбрасывается наружу, в атмосферу.

/

Предлагаемая новая конструкция переключателей

Переключатель, показанный на рис. 44, устанавливается в напорной части сети пневмотранспорта. Он представляет собой тройник, ответвления которого входят внутрь кожухов 1 и 2. В каждом кожухе находятся поворотные заслонки 3 и 4, пред­ ставляющие собой плоскую пластину, на которую наклеивается

Рис. 45. Клапанная коробка:

/ — трубопровод вытяжной системы; 2 — заслонка; 3 — поворотный рычаг; 4 — гшевмоцнлиндр.

или приклепывается резиновая прокладка. Каждая из заслонок может находиться в одном из двух положений — либо она плот­ но прилегает к торцу ответвления, выключая тем самым его из работы, либо заслонка поворачивается и отходит в сторону, открывая данное ответвление. Заслонки сблокированы между собой таким образом, что, если одна открывается, то другая закрывается, и наоборот. Эта блокировка осуществлена с помо­ щью регулируемой по длине тяги 5. Перемещение заслонок из одного крайнего положения в другое осуществляется с помощью пневмоцилиндра.

Клапанная коробка

Клапанная коробка, показанная на рис. 45, установлена в вытяжной части пневмотранспорта и представляет собой камеру, внутрь которой сверху входят четыре трубы, идущие от цикло­

114

нов. По этим трубам движется загрязненный воздух. Концы труб торцованы, чтобы обеспечить плотное прилегание засло­ нок. Заслонка состоит из круглого диска, на который наклеи­ вается или приклепывается резиновая прокладка. Каждая за­ слонка закрепляется шарнирно на поворотном рычаге. В закры­ том положении она плотно прилегает к торцу трубы и удержи­ вается пневмоцилиндром или противовесом, установленным

: Общий 6и0 Схема Ѳейстбующих си/і

Рис. 46. Клапанная коробка в рабочем положении,

снаружи коробки. Открытие каждой заслонки производится с помощью пневмоцилиндра. При этом заслонка поворачивается на угол 90°, обеспечивая свободный проход запыленному возду­ ху, который поступает от циклонов. _ ,

Во время работы поочередно открывается одна из заслонок, в зависимости от того, какой циклон работает. В нижней части коробки имеется отверстие для выхода воздуха из камеры.

Достоинство клапанной коробки состоит в том, что она обес­ печивает надежное отключение от сети неработающих ответвле­ ний с сохранением герметичности. В случае, если даже какая-то частица при закрытии окажется защемленной между торцом трубы и резиновой прокладкой, то все равно заслонка окажется плотно прижатой к торцу по всему периметру. Это достигается

ные закрыты поворотными заслонками. Поворот заслонок про­ изводится с помощью пневмоцилиндров, на каждую заслонку имеется один пневмоцилиндр. Управление работой пневмоцилин­ дра производится дистанционно. При подаче напряжения на ка­ тушку сердечник, втягиваясь, перемещает золотник, который пе­ репускает сжатый воздух в одну из полостей пневмоцилиндра. Поршень пневмоцилиндра перемещается и производит открытие или закрытие заслонкой соответствующей трубы.

116

I

Для подбора пневмоцилиндра необходимо знать силы и мо­ менты, действующие на заслонку в закрытом положении. Опре­ делим эти силы.

- Исходным является положение, когда работает один из цик­ лонов, а остальные-не работают. В этом случае одна заслонка находится в открытом положении, а остальные удерживаются пневмоцилиндрами в закрытом положении. Воздух от циклона проходит в клапанную коробку по открытой трубе, а затем, пройдя вентилятор и фильтр, выбрасывается с помощью шахты в атмосферу. Внутрь клапанной коробки входят четыре трубы. ЕсліГ'учесть промежутки между трубами и пространство для ва­ ликов заслонок, то площадь поперечного сечения клапанной ко­ робки будет примерно в 6 раз больше сечения трубопровода. Вследствие этого скорость потока, которая в трубопроводе до­ стигала 20 м/сек, уменьшается. Поэтому принимаем давление внутри клапанной коробки равным полному давлению-потока. Обозначим это давление через Рі. Тогда снизу на заслонку бу­ дет действовать давление Р ь которое определится по формуле

где Рц — полное давление в циклоне, кг/м2; % — коэффициент трения воздуха;

/ — длина трубопровода от циклона до клапанной ко­ робки, м;

d — диаметр трубопровода, м;

t

Y_y2 — коэффициент местного сопротивления;

2g — скоростной напор воздуха в трубопроводах: Второе и третье слагаемые в данной формуле представляют

собой соответственно потери полного давления на трение и мест­ ные сопротивления на участке работающего ответвления от цик­ лона до клапанной коробки.

Сила от давления Р ь направленная снизу вверх, будет

где F1. — площадь заслонки, м2

Сверху па заслонку действует атмосферное давление Рг, и

где Fi — площадь поперечного сечения трубы, м2

117

На заслонку действует также сила ее тяжести, направленная вниз. Она определяется по формуле

где 6 і — толщина металлической части заслонки, м; Ті — удельный вес металле, кг/м3

62 — толщина резиновой прокладки, м; То — удельный вес оезнны, кг/м3

Перечисленные силы, действующие на заслонку, создают момент, стремящийся повернуть ее на открытие. Кроме того, имеется и момент от веса рычага заслонки, который действует также на открытие заслонки.

Итак, на заслонку действуют моменты от газовых сил и сил тяжести заслонки и рычага, т. е.

где /і — расстояние от оси поворота заслонки до центра дав­ ления, Р і, м;

h — расстояние от оси поворота до центра давления, Р2, м; U — расстояние от оси поворота до центра тяжести за­

слонки, м;

Gp — вес рычага заслонки, кг;

/р — расстояние от оси поворота до центра тяжести рыча­ га заслонки, м.

С учетом выражений (88), (89), (90) и (91) уравнение (92) примет вид

• и м , - G,«„ •

Чтобы удержать заслонку в закрытом положении, необходи­ мо приложить к валу момент, равный по величине Мз, но про­ тивоположного направления, т. е.

Мщ> — Мэ

Это осуществляется пневмоцилиндром.

Таким образом, с помощью формулы (93) можно определить момент, действующий на заслонку в установившемся режиме от сил тяжести и газовых сил. Однако во время переключения за­ слонок имеет место неустановившийся режим и возможны слу­ чаи, когда силы давления воздуха на заслонку могут превышать

118

иХ значения при установившемся режиме. Поэтому необходимо определить также силы, действующие на заслонку клапанной коробки в иеустановившемся режиме.

Определение газовых сил, действующих на заслонку клапанной коробки при неустановившемся режиме

Рассмотрим случай, когда по трубопроводам движется чис­ тый воздух. Определение газовых сил, действующих на заслонку клапанной коробки при неустановившемся режиме, который имеет место в момент ее переключения, сводится к интегрирова­ нию системы уравнений

ЗР_ d(plil) +2а(рШ) < Эх 3t

ЗР_ г д(рШ)

[88с р

личина;

X — коэффициент гидравлического, сопротив­

ления; б — гидравлический радиус сечения.

Принимаем р= const, тогда получим

V

119