Пневморозвантажувальні системи, також відомі як пневмотранспорт, пневмоперевантажувачі, пневмотранспортери (ПТУ), призначені для переміщення сипучих або штучних вантажів за допомогою труб або аерогребенів з використанням стиснутого повітря або розрідження.
За допомогою пневмотранспортних систем для сипучих продуктів можна перевозити зернові, порошкові та шматкові матеріали, такі як зерно, борошно, комбікорм, сіль, вапно, цемент, попіл та інші. Пневмотранспорт для штучних вантажів призначений для пересування дрібних деталей та документів (пневмопошта) через труби за допомогою спеціальних капсул або патронів.
Пневмотранспорт має свої переваги порівняно з конвеєрним транспортом:
- Можливість використання складних транспортних маршрутів великої протяжності.
- Низька металлоємність та простота експлуатації.
- Високий рівень автоматизації процесу переміщення.
- Створення сприятливих гігієнічних умов у приміщеннях завдяки герметичності та безшумності системи.
- Можливість охолодження, підсушування та провітрювання продуктів, що може поліпшити їх характеристики (наприклад, у зерна знижується вологість).
Тим не менше, пневмотранспорт має також недоліки, такі як висока енергоємність (в 4-6 разів вище, ніж у механічного транспорту) та збільшений знос при переміщенні абразивних вантажів на великих швидкостях.
За принципом дії пневмотранспорт для сипучих матеріалів поділяється на кілька видів: транспортування вантажу в потоці повітря по трубах у плаваючому стані, транспортування вантажу методом аерації (псевдозіжгання) та транспортування методом флюїдизації.
В залежності від характеру роботи продуктопроводів та їх ролі в схемі, виділяють такі типи: всасуючі установки, де створюється розрідження в продуктопроводах; нагнітаючі установки, в яких створюється надлишковий тиск у продуктопроводах; установки змішаного типу, які представляють собою комбінацію перших двох типів.
Всасуюча пневмотранспортна система складається з приймача, продуктопроводу, розгрузочного пристрою, пилеодлучувача, вентилятора та повітряного трубопроводу. Вентилятор створює розрідження, дозволяючи повітрю потрапляти в приймач. При руху до приймача (або вхідного сопла) повітря проходить крізь шар сипучого продукту, забираючи його з собою в продуктопровід.
Суміш повітря та продукту з певною концентрацією продукту доставляється до місця призначення і надходить в розгрузочний пристрій. В розгрузочнику повітряно-продуктовий потік різко змінює напрямок, його швидкість знижується в кілька разів. Як результат, продукт відділяється від повітря та відводиться на дно розгрузочного пристрою, звідки виводиться через шлюзовий клапан. Відокремлене від продукту повітря надходить по повітряному трубопроводу в установку для очищення повітря, такі як циклони або рукавні матерчаті фільтри. Пил збирається в пилозбірниках пилеодлучувальних установок і виходить назовні через шлюзові клапани. Очищений повітря після проходження через вентилятор викидається в атмосферу.
Всасуючі пневмотранспортні системи забезпечують можливість об’єднання складної мережі продуктопроводів в одну систему з одним пилеодлучувальним блоком та вентилятором. Це дозволяє приймати продукт від кількох обладнань (до десяти) та спрямовувати його в визначені точки розгрузки.
Нагнітаюча пневмотранспортна система працює при надлишковому тиску повітря у продуктопроводі. Вентилятор нагнітає повітря в продуктопровід, в який через спеціальний завантажувальний пристрій постачається продукт. Суміш повітря та продукту переміщується до місця призначення, надходить в розгрузочний пристрій, де продукт відділяється від повітря та виводиться з системи.
Рис. 1. Варіанти пневмотранспортних систем:
а) всаснуюча:
1 – вантаж; 2 – сопло; 3 – гнучкий рукав; 4 – трубопровід для вантажу; 5 – розгрузочне устаткування; 6 – шлюзові засувки; 7 – циклон; 8 – вентилятор.
б) нагнітаюча:
1 – приймальник повітря з фільтром; 2 – вентилятор; 3 – бункер; 4 – трубопровід для вантажу; 5 – розгрузочне устаткування; 7 – інжекторний підавач.
в) змішана:
1 – вантаж; 2 – сопло; 3 – гнучкий рукав; 4 – всаснічий трубопровід для вантажу; 5 – повітряний трубопровід;
6 – циклон; 7 – шлюзові засувки; 8 – розгрузочне устаткування; 9 – напірний трубопровід для вантажу; 10 – інжекторний підавач; 11 – вентилятор.
Відпрацьований повітря після очищення викидається в атмосферу. Нагнітаюча установка дозволяє перевозити вантаж на значні відстані. Крім того, у таких пневмотранспортних системах може бути застосована розгалужена мережа трубопроводів з адресною подачею вантажу до декількох точок розгрузки.
У встановках змішаного типу (рис. 1 в) вантаж спочатку рухається по всасному трубопроводу частини установки, виділяється в розгрузителі, і через шлюзові засувки подається в трубопровід нагнітаючої частини. В змішаних установках вантаж з різних точок завантаження може бути поданий до кількох точок розгрузки.
За величиною перепаду тиску в системі пневмотранспорту їх умовно ділять на установки низького тиску, де втрати тиску в мережі не перевищують 5 кПа (500 мм вод. ст.); установки середнього тиску, де втрати тиску змінюються в межах 5…10 кПа (до 1000 мм вод. ст.); установки високого тиску з втратами тиску понад 10 кПа.
При розрахунку установок з перепадом тиску в мережі більше 10 кПа, щоб уникнути грубих помилок, необхідно враховувати термодинамічні властивості повітря.
На підприємствах зернопереробної промисловості та більшості підприємств харчової промисловості для транспортування продукції отримали широке поширення системи пневмотранспорту низького та середнього тиску, оскільки вони працюють при відносно низьких концентраціях суміші та великих витратах повітря, що дозволяє поєднати транспортні і деякі технологічні операції (сушіння, охолодження продукту тощо).
У встановках низького та середнього тиску повітряними машинами слугують центрифугальні вентилятори, а в установках високого тиску — гвинтові компресори і ротаційні повітряні насоси.
Пневматичний підйомник (аероліфт) використовується для установок нагнітаючого типу та працює за принципом “транспортування сплошним потоком”. Матеріал переміщується в аерованому стані у вигляді повітряно-вантажної суміші високої концентрації. Схема пневмоприймача з гвинтовим живильником показана на рис. 2.
Матеріал потрапляє до завантажувального бункера 7 і подальшим через регулююче пристрій 5 гвинтовим живильником 6 постачається у змішувальну камеру 4. – пневмокамерний насос. У камері матеріал піддається аерації повітрям, яке подається через пористе дно 3 під тиском {0,5…1,2) •105 Па (для важких та абразивних вантажів – до 3 • 105 Па) та транспортується по трубопроводу 2. Для забезпечення сплошності потоку транспортованого вантажу на розгрузочному кінці трубопроводу встановлюють спеціальний пристрій — розділювач 1 (засувки, клапани, діафрагми), інакше по мірі зростання швидкості повітря і відповідно падіння тиску можливий розрив стовпа вантажу.
Процес транспортування сплошним потоком здійснюється за рахунок сили, яка виникає при проходженні повітря через масу переміщуваного вантажу. Цей вид транспорту відрізняється великими концентраціями — до µ = 300…60 при малих швидкостях — 0,4… 3 м/с.
Рис. 2 Пневматичний підйомник.1 – розділювач; 2 – трубопровід; 3 – пористе дно; 4 – змішувальна камера; 5 – регулююче пристрій; 6 – гвинтовий живильник; 7 – завантажувальний бункер.
Переваги пневмотранспорту сплошним потоком — відносно менший витрати енергії, менший знос трубопроводу, менша шкідливість вантажу. Недоліки — обмеження довжини транспортування та великі опори при підключенні трубопроводу з поворотами до транспортної установки.
