Пневмотранспорт. Підйомно-транспортні машини. Гвинтові конвеєри
Гвинтовий конвеєр являє собою пристрій для переміщення вантажу по жолобу з використанням валу, що обертається з приєднаними до нього лопатями, розташованими вздовж гвинтової лінії.
На рисунку 1 зображено горизонтальний гвинтовий конвеєр, який складається з нерухомого жолоба 7. Його нижня частина має напівциліндричну форму і покрита плоскою кришкою 3. опори 4. Крім того, присутні привод 1, пристрої для завантаження 5 і розвантаження 9. Розвантаження горизонтального гвинтового конвеєра можливе через донні отвори розвантажувальні в будь-якій точці. Завантаження матеріалу на конвеєр здійснюється через люки у кришці ринви. У процесі обертання гвинта вантаж переміщається вгору жолобом витками гвинта.
Рисунок 1. Горизонтальний гвинтовий конвеєр.
Гвинти виготовляються методом штампування із сталевих листів завтовшки 4-8 мм і потім кріпляться до валу. Застосовуються різні типи гвинтів: суцільні гвинти (рисунок 2 а) використовуються для переміщення сухих порошкових, дрібнозернистих і середньокускових матеріалів; стрічкові гвинти (рисунок 2, б) – для транспортування шматкових або липких вантажів; фасонні гвинти (рисунок 2, в) – при переміщенні згрупованих матеріалів або для комбінування транспортних та технологічних операцій (змішування, дроблення, змочування та ін.). Зазвичай жолоб гвинтового конвеєра виготовляють із листової сталі товщиною 2 – 8 мм.
Рисунок 2 Типи гвинтів
Рис. 2 представляє різноманітні види гвинтових конвеєрів. Ці машини широко використовуються для переміщення сипких, пилу та гарячих вантажів, які можуть виділяти шкідливі випаровування і т.д. У разі, привабливість цих конструкцій пояснюється зручністю забезпечення герметичності жолоба. Довжина гвинтових конвеєрів може досягати 76 метрів, проте слід зазначити, що використання таких довгих конвеєрів пов’язане з помітними операційними витратами. Вантаж може переміщатися як у горизонтальному напрямку, так і підніматися вгору похилими або вертикальними жолобами, як це зображено на рисунку 3.
Висота підйому може досягати 15 метрів, а продуктивність конвеєра може становити до 50 тонн за годину. Крок гвинта залежить від характеру вантажу: для легко транспортованих неабразивних вантажів використовується крок t=D, у той час як для більш переміщуваних і абразивних вантажів крок становить t = 0,8D, де D являє собою діаметр гвинта. Частота обертання гвинта залежить від типу вантажу та діаметра гвинта. Чим менша насипна щільність і абразивні властивості вантажів, а також чим менший діаметр гвинта, тим вища частота обертання. Для важких вантажів частота обертання становить близько 50 оборотів за хвилину, а легких вантажів – близько 150 оборотів за хвилину. Діаметр гвинта D залежить від розміру шматків вантажу: він повинен бути в 10-12 разів більше розміру шматка при переміщенні однорідних вантажів однакової крупності і в 4-6 разів більше максимального розміру шматків при переміщенні неоднорідних вантажів.
Рисунок 3. Горизонтально-вертикальний гвинтовий конвеєр.
Площа поперечного перерізу вантажу у жолобі конвеєра визначається згідно з формулою A = k πD²/4, де k – це коефіцієнт заповнення перерізу жолоба. Він враховується таким чином, щоб запобігти накопиченню матеріалу у проміжних підшипників, і зазвичай становить значно менше одиниці. Коефіцієнт заповнення перерізу залежить від типу вантажу:
- Важкі абразивні вантажі: 0,125
- Важкі малоабразивні вантажі: 0,25
- Легкі малоабразивні вантажі: 0,32
- Легкі неабразивні вантажі: 0,4
Ці значення можуть бути збільшені в 15-2 рази для коротких гвинтових конвеєрів, що не мають проміжних підшипників, які можуть перешкодити нормальному транспортуванню. Для легкозасипних вантажів рекомендується знижувати зазначені значення коефіцієнта на 10-15%.
Значні значення коефіцієнта опору обумовлені втратами через тертя вантажу про жолоб та лопаті гвинта, що може призвести до подрібнення та зносу вантажу. У гвинтових конвеєрах також спостерігаються додаткові опори через скупчення вантажу біля проміжних підшипникових опор у жолобі та інтенсивного перемішування. Саме тому не рекомендується використовувати гвинтовий конвеєр для переміщення вантажів, які можуть втратити свої якості внаслідок подрібнення. При транспортуванні легкозасипних вантажів, продуктивність конвеєра зі стрічковою спіраллю становить близько 20-30%, а потужність приводу приблизно на 10% нижче, ніж у конвеєра з суцільною спіраллю.
Головний підшипник гвинта, який розташований з того боку, куди прямує вантаж, зазвичай є завзятим, оскільки він витримує осьове навантаження. При цьому вал гвинта діє розтягування, що дозволяє зменшити його діаметр.
Рисунок 4. Ілюстрація труби, що транспортує.
При порівнянні характеристик гвинтових та стрічкових конвеєрів з продуктивністю 30 тонн на годину виявлено, що при довжині 10 метрів експлуатаційні витрати на них приблизно однакові, тоді як при довжині 100 метрів витрати на гвинтовий конвеєр збільшуються вдвічі порівняно з витратами на стрічковий конвеєр.
Труби, що транспортують (зображені на рисунку 4) являють собою один з типів гвинтових конвеєрів і служать для переміщення гарячих вантажів і матеріалів, що виділяють шкідливі газоподібні речовини.
Труби, що транспортують, відрізняються відносною простотою і надійністю конструкції, а також здатністю забезпечувати герметичність процесу транспортування. Внутрішні стінки труби, що транспортує, зміцнюють спіраллю. Висота гребеня спіралі зазвичай становить (0,2-0,3) D. При обертанні труби, яка може бути встановлена на двороликових опорах (рисунок 4) або на чотирироликових опорах (рисунок 5) в залежності від розмірів труби, вантаж переміщається на відстань, відповідне кроку спіралі, за один оберт труби. Так як вантаж постійно перемішується і подрібнюється при обертанні труби, труби, що транспортують, не рекомендуються для переміщення вантажів, які не повинні піддаватися подрібненню. Труби з гвинтовою спіраллю, що транспортують, можуть бути встановлені горизонтально або похило вгору або вниз. Варіацією таких конструкцій є труби без спіралі, які завжди встановлюються з нахилом вниз у напрямку руху вантажу, і використовуються як технологічні агрегати для випалу, сушіння та змішування різних матеріалів. Зазначається, що до недоліків труб, що транспортують, відноситься їх великий габаритний розмір.
Рисунок 5. Встановлення підтримуючих роликів на чотирироликових опорах.
Для визначення необхідної потужності приводу також використовують той самий підхід, що й для гвинтових конвеєрів, проте коефіцієнт опору приймається на 15-20% вище. Це більшою масою обертових частин проти звичайними гвинтовими конвеєрами.
