Пневморазгрузочная система, также известные как пневмотранспорт, пневмоперегрузчики, пневмотранспортеры (ПТУ), предназначены для перемещения сыпучих или штучных грузов с использованием труб или аэрогребней с помощью сжатого воздуха или разрежения.
С помощью пневмотранспортных систем для сыпучих продуктов можно перевозить зерновые, порошковые и кусковые материалы, такие как зерно, мука, комбикорм, соль, известь, цемент, пепел и другие. Пневмотранспорт для штучных грузов предназначен для передвижения мелких деталей и документов (пневмопочта) через трубы с помощью специальных капсул или патронов.
Пневмотранспорт имеет свои преимущества по сравнению с конвейерным транспортом:
- Возможность использования сложных транспортных маршрутов большой протяженности.
- Низкая металлоемкость и простота эксплуатации.
- Высокий уровень автоматизации процесса перемещения.
- Создание благоприятных гигиенических условий в помещениях благодаря герметичности и бесшумности системы.
- Возможность охлаждения, подсушивания и проветривания продуктов, что может улучшить их характеристики (например, у зерна снижается влажность).
Тем не менее, пневмотранспорт также имеет недостатки, такие как высокая энергоемкость (в 4-6 раз выше, чем у механического транспорта) и повышенный износ при перемещении абразивных грузов на высоких скоростях.
По принципу действия, пневмотранспорт для сыпучих материалов разделяется на несколько видов: транспортировка груза в потоке воздуха по трубам во взвешенном состоянии, транспортировка груза методом аэрации (псевдоожижение) и транспортировка методом флюидизации.
В зависимости от характера работы продуктопроводов и их роли в схеме, выделяют следующие типы: всасывающие установки, где создается разрежение в продуктопроводах; нагнетательные установки, в которых создается избыточное давление в продуктопроводах; установки смешанного типа, представляющие собой комбинацию первых двух типов.
Всасывающая пневмотранспортная система состоит из приемника, продуктопровода, разгрузителя, пылеотделителя, вентилятора и воздухопровода. Вентилятор создает разрежение, позволяя воздуху попадать в приемник. При движении к приемнику (или входному соплу) воздух проходит сквозь слой сыпучего продукта, унося его с собой в продуктопровод.
Смесь воздуха и продукта с определенной концентрацией продукта доставляется к месту назначения и поступает в разгрузитель. В разгрузителе воздушно-продуктовой поток резко изменяет направление, его скорость снижается в несколько раз. Как результат, продукт отделяется от воздуха и оседает на дно разгрузителя, откуда выводится через шлюзовой затвор. Отделенный от продукта воздух поступает по воздухопроводу в установку для очистки воздуха, такие как циклоны или рукавные матерчатые фильтры. Пыль собирается в пылесборниках пылеотделительных установок и выходит наружу через шлюзовые затворы. Очищенный воздух после прохождения через вентилятор выбрасывается в атмосферу.
Всасывающие пневмотранспортные системы обеспечивают возможность объединения сложной сети продуктопроводов в одну систему с одним пылеотделительным блоком и вентилятором. Это позволяет принимать продукт от нескольких единиц оборудования (до десяти) и направлять его в заданные пункты разгрузки.
Нагнетательная пневмотранспортная система работает при избыточном давлении воздуха в продуктопроводе. Вентилятор нагнетает воздух в продуктопровод, в который через специальное загрузочное устройство подается продукт. Смесь воздуха и продукта перемещается к месту назначения, поступает в разгрузитель, где продукт отделяется от воздуха и выводится из системы.
Рис. 1. Варианты пневмотранспортных систем: а) всасывающая: 1 – груз; 2 – сопло; 3 – гибкий рукав; 4 – трубопровод для груза; 5 – разгрузочное оборудование; 6 – шлюзовые задвижки; 7 – циклон; 8 – вентилятор. б) нагнетательная: 1 – приемник воздуха с фильтром; 2 – вентилятор; 3 – бункер; 4 – трубопровод для груза; 5 – разгрузочное оборудование; 7 – инжекторный подача. в) смешанная: 1 – груз; 2 – сопло; 3 – гибкий рукав; 4 – всасывающий трубопровод для груза; 5 – воздушный трубопровод; 6 – циклон; 7 – шлюзовые задвижки; 8 – разгрузочное оборудование; 9 – напорный трубопровод для груза; 10 – инжекторный подача; 11 – вентилятор.
Отработанное воздух после очистки выбрасывается в атмосферу. Нагнетательная установка позволяет перевозить груз на значительные расстояния. Кроме того, в таких пневмотранспортных системах может быть применена разветвленная сеть трубопроводов с адресной подачей груза к нескольким точкам разгрузки. В установках смешанного типа (рис. 1 в) груз сначала движется по всасывающему трубопроводу части установки, выделяется в разгрузчике, и через шлюзовые задвижки подается в трубопровод нагнетательной части. В смешанных установках груз из разных точек погрузки может быть подан к нескольким точкам разгрузки.
По величине перепада давления в системе пневмотранспорта их условно делят на установки низкого давления, где потери давления в сети не превышают 5 кПа (500 мм вод. ст.); установки среднего давления, где потери давления изменяются в пределах 5…10 кПа (до 1000 мм вод. ст.); установки высокого давления с потерями давления свыше 10 кПа.
При расчете установок с перепадом давления в сети более 10 кПа, чтобы избежать грубых ошибок, необходимо учитывать термодинамические свойства воздуха.
На предприятиях зерноперерабатывающей промышленности и большинстве предприятий пищевой промышленности для транспортировки продукции получили широкое распространение системы пневмотранспорта низкого и среднего давления, так как они работают при относительно низких концентрациях смеси и больших расходах воздуха, что позволяет объединить транспортные и некоторые технологические операции (сушка, охлаждение продукта и т. д.).
В установках низкого и среднего давления используются центробежные вентиляторы, а в установках высокого давления — винтовые компрессоры и ротационные воздушные насосы.
Пневматический подъемник (аэролифт) используется для установок нагнетательного типа и работает по принципу «транспортировки сплошным потоком». Материал перемещается в аэрированном состоянии в виде воздушно-грузовой смеси высокой концентрации. Схема пневмоприемника с винтовым питателем показана на рис. 2.
Материал поступает в погрузочный бункер 7, а затем через регулирующее устройство 5 с помощью винтового питателя 6 подается в смешивающую камеру 4, где осуществляется аерация воздухом, поступающим под давлением через пористое дно 3 (для тяжелых и абразивных грузов — до 3 • 105 Па) и транспортируется по трубопроводу 2. Для обеспечения сплошности потока транспортируемого груза на разгрузочном конце трубопровода устанавливают специальное устройство — разделитель 1 (заслонки, клапаны, диафрагмы), иначе с увеличением скорости воздуха и соответственно падением давления возможно разрыв столба груза. Процесс транспортировки сплошным потоком осуществляется за счет силы, возникающей при прохождении воздуха через массу перемещаемого груза. Этот вид транспорта характеризуется большими концентрациями — до µ = 300…60 при малых скоростях — 0,4… 3 м/с.
Рис. 2. Пневматический подъемник. 1 — разделитель; 2 — трубопровод; 3 — пористое дно; 4 — смешивающая камера; 5 — регулирующее устройство; 6 — винтовой питатель; 7 — погрузочный бункер.
Преимущества пневматического транспорта сплошным потоком — относительно меньшие энергетические затраты, меньший износ трубопровода, меньшая вредность груза. Недостатки — ограничение длины транспортировки и большие сопротивления при подключении трубопровода с поворотами к транспортной установке.
