Подъёмно – транспортные машины. Пневматическое транспортирование грузов по трубопроводам:
Грузы теперь все чаще перемещаются по трубопроводам с использованием пневматического транспортирования, основанного на разнице давлений воздуха в начальной и конечной точках трубопровода, создаваемой специальными вакуумными или нагнетательными насосами. Этот метод находит применение для обеих категорий грузов — как массовых, так и штучных.
Грузы, такие как порошковые, мелковолокнистые и зернистые, перемещаются в струе воздуха по трубопроводу, образуя аэросмесь, которая заполняет сечение трубопровода. Главным образом, пневматическое транспортирование используется для таких материалов. Производительность устройств для такого транспортирования может достигать 400 тонн в час, расстояние перемещения — до 2 км, а высота подъема груза — до 100 м.
Различные типы пневматических установок существуют в зависимости от способа движения воздуха по трубопроводу.
Всасывающие установки (как на рисунке 1, а) действуют путем создания разрежения на выходе трубопровода, используя вакуумный насос или вентилятор 6. Система трубопровода герметична, что позволяет всасывать воздух через сопло / вместе с грузом. Груз осаждается в отделительной камере 3, а воздух, содержащий пыль, проходит через фильтр 5 перед выходом в атмосферу.
Шлюзовые затворы 4 пропускают груз и пыль, но не позволяют атмосферному воздуху попадать в трубопровод.
Всасывающие установки эффективны для сбора груза из разных точек загрузки к одной точке разгрузки. Они используются в основном для легких сыпучих грузов на небольшие расстояния, так как разрежение обычно не превышает 70 кПа.
Нагнетательные установки (как на рисунке 1, б) основаны на нагнетании сжатого воздуха в трубопровод. Компрессор, воздуходувка или вентилятор 7 подает сжатый воздух в воздухосборник 6. Сжатый воздух через влагоотделитель 9 поступает в трубопровод, а питатель 10 подает груз принудительно. Груз осаждается в отделителе 3, воздух проходит через фильтр 5 и выходит в атмосферу. Эти установки удобны для транспортировки груза от одного места загрузки к нескольким местам разгрузки через разветвленные трубопроводы. Давление в трубопроводе может достигать 600 кПа, позволяя транспортировать пылевидные и кусковые грузы на большие расстояния.
Смешанные установки используют всасывание для транспортировки груза до точки перегрузки и нагнетение для перемещения его дальше. Это позволяет собирать груз из нескольких точек загрузки и доставлять его в несколько точек разгрузки. Такие устройства применяются, когда требуется долгое перемещение груза.
Для успешного пневматического транспортирования груза с воздухом требуется достаточная скорость воздуха. При этой скорости возникают аэродинамические силы, перемещающие и воздух, и груз. Транспортирование через трубопровод возможно, если скорость превышает скорость витания частиц в потоке воздуха. Это скорость, при которой аэродинамическая сила, действующая на частицу груза, компенсирует силу тяжести. Груз «витает» в трубопроводе при этой скорости. Скорость витания зависит от веса и формы частицы и определяется экспериментально с учетом аэродинамического коэффициента.
Пневматическое транспортирование грузов обладает несколькими преимуществами, которые привели к его широкому применению: возможность передачи груза по сложным трассам; сочетание с технологическими процессами (сушка, фракционирование и др.); гибкость подачи груза от нескольких мест загрузки к нескольким точкам разгрузки; минимизация потерь груза и пыли; автоматизация процесса; применимость в существующих и новых производствах. Однако стоит учесть высокий энергопотребление (1-5 кВт-ч/т, в 10-15 раз больше, чем у механического транспорта), износ пневматических компонентов (особенно при перемещении абразивных материалов), потребность в очистке выдуваемого воздуха перед выбросом его в атмосферу, а также ограничения в транспортировке влажных, липких и слипающихся грузов.
Рис. 2. Схема пневматического желоба. Вариантом пневматической транспортировки вместе с воздухом является процесс аэрации, который заключается в насыщении сухих, пылевидных грузов воздухом. Этот метод применяется для материалов, таких как цемент, молотый уголь, мука, пудра и другие, и позволяет придать им свойство псевдожидкой текучести. Такие грузы могут перемещаться под действием силы тяжести по специальным желобам с очень небольшим уклоном. Рисунок 2 показывает закрытый пневматический желоб, который состоит из наклонного лотка (5) разделенного на отдельные секции. В каждой секции имеются верхнее и нижнее корыта, сделанные из листовой стали и соединенные болтами. В нижнем корыте (8) желоба находятся пористые плитки (7), на которых размещается груз, загружаемый из бункера (3) через течку (4). Воздух под небольшим избыточным давлением (30—50 кПа) поступает в нижнюю часть желоба через гибкий шланг (2) от вентилятора (1). Проходя через поры плиток, воздух разделяется на множество микроструй, которые проникают в груз и аэрируют его. При наличии небольшого уклона (1 — 5%) в направлении транспортировки, аэрированный груз течет, подобно жидкости. Воздух, содержащий аэрированные частицы груза, проходит через плоские матерчатые фильтры (6), расположенные в верхней части желоба, и выбрасывается в атмосферу.
При равных условиях (производительность, длина) мощность, необходимая для пневматической транспортировки груза желобом, оказывается на 5—8 раз меньшей по сравнению с транспортировкой с использованием винтовых или других типов конвейеров. Существующие конструкции пневматических желобов способны обеспечивать производительность до 200 тонн в час и более, при этом дальность транспортировки достигает 40 метров и даже больше. Расход воздуха при транспортировке составляет примерно 100—130 м3/ч на 1 м2 поверхности пористой перегородки.
Одним из ключевых факторов для непрерывного движения груза является поддержание насыщенности груза воздухом на всем пути перемещения. Для этой цели достаточно изменить плотность груза путем насыщения его воздухом на 15—35%. Этот процесс заменяет взаимное трение между частицами груза на трение частиц о воздух. Обычно пневматические желобы используются для транспортировки грузов с температурой до 135°С. При наличии пористых плит, устойчивых к высоким температурам, например керамических, температурный диапазон может расширяться до 530°С. Такой способ транспортировки грузов при помощи насыщенного воздухом позволяет создавать простые и экономичные системы, которые обладают герметичностью и не имеют движущихся или подвергающихся износу деталей. Они характеризуются низким энергопотреблением, высокой производительностью и компактными размерами. Однако недостатком данного метода является необходимость иметь наклонный уклон вниз, что ограничивает максимальную длину транспортировки.
В последние годы наблюдается тенденция к использованию пневматического транспорта с минимальным расходом воздуха и высокой концентрацией перемещаемой смеси. Это особенно выгодно для коротких дистанций и вертикальных участков маршрута. В таких случаях в пневмоподъемниках (рисунок 3) груз перемещается при низких скоростях воздуха. Для начала движения в начале трубопровода достаточно создать давление воздуха, немного превышающее давление смеси груза и воздуха в трубе. Пневмоподъемник включает в себя резервуар (2), содержащий начальный участок транспортного трубопровода. В нижней части резервуара имеется воздушная камера (4) с встроенной пористой перегородкой (3) и трубопроводом (5) для подачи сжатого воздуха. Груз подается в резервуар через загрузочное устройство (6), оснащенное коническим клапаном. Для приема транспортируемого груза предусмотрен бункер-отделитель (7), над которым установлен рукавный фильтр (8) для очистки воздуха. Также возможно транспортировать индивидуальные предметы, помещенные в специально калиброванные патроны диаметром до 200 мм, оборудованные уплотнениями, снижающими утечку воздуха между патронами и стенкой трубы. Такие системы транспортировки широко используются в телекоммуникационных учреждениях, банках, магазинах, а также в металлургической промышленности для пересылки образцов в лаборатории и других целях. Для перемещения крупногабаритных насыпных грузов, таких как руда или уголь, или отдельных деталей, применяются крупногабаритные патроны диаметром до 900 мм, оборудованные колесами, что позволяет им перемещаться по внутренней поверхности трубопровода.
Рисунок 4, пункт «а», изображает систему пневматической почты, представляющую собой кольцевой воздухопровод с ветвями, соединенными со станциями, между которыми существует постоянная связь. В патронах, перемещающихся со скоростью 32—48 км/ч, осуществляется транспортировка писем и документов. При этом не требуется наличие обслуживающего персонала.
Рис 4 Пневматическая почта
а — система пневмопочты, б — патрон с нумератором направления. Патрон (рис. 4,6) состоит из дюралевого корпуса 3, фетрового амортизатора 1, направляющего фетрового кольца 4, крышки 5 с кнопочным замком и номерною адресователя 2. Вращением колец адресователя перед смотровыми окнами патрона устанавливается номер линии связи и номер станции назначения. Патрон с вложенной в нею почтой вставляется в отверстие трубы приемной станции и перемещаем по трубопроводу действием сжатого воздуха. На разгрузочных станциях трубопровод имеет ответвление со стрелочными переводами, направляющими патрон по указанному адресу.
