Пневмотранспорт. Подъёмно–транспортные машины
Винтовой конвейер представляет собой устройство для перемещения груза по желобу с использованием вращающегося вала с присоединенными к нему лопастями, расположенными вдоль винтовой линии.
На рисунке 1 изображен горизонтальный винтовой конвейер, который состоит из неподвижного желоба 7. Его нижняя часть имеет полуцилиндрическую форму и покрыта плоской крышкой 3. Конструкция включает приводной вал 8 с прикрепленными к нему лопастями для транспортировки груза, концевые опоры 2 и 6, а также промежуточные опоры 4. Кроме того, присутствуют привод 1, устройства для загрузки 5 и разгрузки 9. Разгрузка горизонтального винтового конвейера возможна через донные разгрузочные отверстия в любой точке. Загрузка материала на конвейер осуществляется через люки в крышке желоба. В процессе вращения винта груз перемещается вверх по желобу витками винта.
Рисунок 1. Горизонтальный винтовой конвейер.
Винты изготавливаются методом штамповки из стальных листов толщиной 4—8 мм и затем крепятся к валу. Применяются разные типы винтов: сплошные винты (рисунок 2, а) используются для перемещения сухих порошковых, мелкозернистых и среднекусковых материалов; ленточные винты (рисунок 2, б) — для транспортировки кусковых или липких грузов; фасонные винты (рисунок 2, в) — при перемещении сгруппированных материалов или для комбинирования транспортных и технологических операций (смешивание, дробление, смачивание и др.). Обычно желоб винтового конвейера изготавливают из листовой стали толщиной 2 — 8 мм.
Рисунок 2. Типы винтов.
Рис. 2 представляет разнообразные виды винтовых конвейеров. Эти машины широко используются для перемещения сыпучих, пылящих и горячих грузов, которые могут выделять вредные испарения и т.д. В данном случае, привлекательность этих конструкций объясняется удобством обеспечения герметичности желоба. Длина винтовых конвейеров может достигать 76 метров, однако следует отметить, что использование таких длинных конвейеров сопряжено с заметными операционными затратами. Груз может перемещаться как в горизонтальном направлении, так и подниматься вверх по наклонным или вертикальным желобам, как это изображено на рисунке 3.
Высота подъема может достигать 15 метров, а производительность конвейера может составлять до 50 тонн в час. Шаг винта зависит от характера груза: для легко транспортируемых неабразивных грузов используется шаг t=D, в то время как для более трудноперемещаемых и абразивных грузов шаг составляет t = 0,8D, где D представляет собой диаметр винта. Частота вращения винта зависит от типа груза и диаметра винта. Чем меньше насыпная плотность и абразивные свойства грузов, а также чем меньше диаметр винта, тем выше частота вращения. Для тяжелых грузов частота вращения составляет около 50 оборотов в минуту, а для легких грузов – около 150 оборотов в минуту. Диаметр винта D зависит от размера кусков груза: он должен быть в 10—12 раз больше размера куска при перемещении однородных грузов одинаковой крупности и в 4—6 раз больше максимального размера кусков при перемещении неоднородных грузов.
Рисунок 3. Горизонтально-вертикальный винтовой конвейер.
Площадь поперечного сечения груза в желобе конвейера определяется согласно формуле A = k πD²/4, где k – это коэффициент заполнения сечения желоба. Он учитывается таким образом, чтобы предотвратить скопление материала у промежуточных подшипников, и обычно составляет значительно меньше единицы. Коэффициент заполнения сечения зависит от типа груза:
- Тяжелые абразивные грузы: 0,125
- Тяжелые малоабразивные грузы: 0,25
- Легкие малоабразивные грузы: 0,32
- Легкие неабразивные грузы: 0,4
Эти значения могут быть увеличены в 1,5—2 раза для коротких винтовых конвейеров, не имеющих промежуточных подшипников, которые могут помешать нормальному транспортированию. Для легкоусыпчивых грузов рекомендуется снижать указанные значения коэффициента на 10—15%.
Значительные значения коэффициента сопротивления обусловлены потерями из-за трения груза о желоб и лопасти винта, что может привести к измельчению и износу груза. В винтовых конвейерах также наблюдаются дополнительные сопротивления из-за скопления груза около промежуточных подшипниковых опор в желобе и интенсивного перемешивания. Именно поэтому не рекомендуется использовать винтовой конвейер для перемещения грузов, которые могут потерять свои качества в результате измельчения. При транспортировке легкоусыпчивых грузов, производительность конвейера с ленточной спиралью составляет около 20—30%, а мощность привода примерно на 10% ниже, чем у конвейера с сплошной спиралью.
Головной подшипник винта, который расположен с той стороны, куда направляется груз, обычно является упорным, так как он выдерживает осевую нагрузку. При этом вал винта действует на растяжение, что позволяет уменьшить его диаметр.
Рисунок 4. Иллюстрация транспортирующей трубы.
При сравнении характеристик винтовых и ленточных конвейеров с производительностью 30 тонн в час выявлено, что при длине 10 метров эксплуатационные расходы на них приблизительно одинаковы, в то время как при длине 100 метров расходы на винтовой конвейер увеличиваются вдвое по сравнению с расходами на ленточный конвейер.
Транспортирующие трубы (изображенные на рисунке 4) представляют собой один из типов винтовых конвейеров и служат для перемещения горячих грузов и материалов, выделяющих вредные газообразные вещества.
Транспортирующие трубы отличаются относительной простотой и надежностью конструкции, а также способностью обеспечивать герметичность процесса транспортирования. Внутренние стенки транспортирующей трубы укрепляют спиралью. Высота гребня спирали обычно составляет (0,2—0,3) D. При вращении трубы, которая может быть установлена на двухроликовых опорах (рисунок 4) или на четырехроликовых опорах (рисунок 5) в зависимости от размеров трубы, груз перемещается на расстояние, соответствующее шагу спирали, за один оборот трубы. Так как груз постоянно перемешивается и измельчается при вращении трубы, транспортирующие трубы не рекомендуются для перемещения грузов, которые не должны подвергаться измельчению. Транспортирующие трубы с винтовой спиралью могут быть установлены горизонтально или наклонно вверх или вниз. Вариацией таких конструкций являются трубы без спирали, которые всегда устанавливаются с наклоном вниз в направлении движения груза, и используются в качестве технологических агрегатов для обжига, сушки и смешивания различных материалов. Отмечается, что к недостаткам транспортирующих труб относится их большой габаритный размер.
Рисунок 5. Установка поддерживающих роликов на четырехроликовых опорах.
Для определения необходимой мощности привода также используют тот же подход, что и для винтовых конвейеров, однако коэффициент сопротивления принимается на 15—20% выше. Это объясняется большей массой вращающихся частей в сравнении с обычными винтовыми конвейерами.
