Строительные машины

Раздел: Строительство

Пневматический транспорт применяется для перемещения в потоке воздуха во взвешенном состоянии порошкообразных материалов — цемента, молотых гипса и извести и других сыпучих, а иногда и кусковых материалов. Особенно широко этот вид транспорта используется для перемещения цемента; на крупных гидростроительствах и при разгрузочно-погрузочных операциях цемент транспортируется при помощи различных пневмотранспортных машин и установок.

Недостатками пневматического транспортирования являются: высокий удельный расход энергии—до 2—5 кВт-ч/(т-км) (т.е. в 3—6 раз больше, чем у ленточных конвейеров) и интенсивный износ оборудования при транспортировании абразивных материалов.

Для движения по трубопроводу смеси воздуха с частицами материала необходима разность (перепад) давлений по концам трубопровода, т. е. определенный напор. Этот напор может быть получен за счет разрежения воздуха или его избыточного давления. Поэтому различают две системы пневматического транспортирования: а) всасывающую, при которой загрузка и перемещение материала производятся в результате разрежения воздуха в транспортном трубопроводе, и б) нагнетательную, при которой подача материала и его перемещение происходят в результате нагнетания и избыточного давления воздуха в транспортном трубопроводе. Иногда применяют и комбинированную схему — всасывающе-нагнетательную.

В установках всасывающего типа перепад давления (вакуум) в транспортной магистрали создается вакуум-насосом 1 ( 91). Под действием атмосферного давления материал одним или несколькими соплами 3 засасывается в гибкие трубопроводы, .поступает в транспортный трубопровод 2 в виде смеси воздуха с материалом и подается в местах разгрузки в осадительную камеру (отделитель) 4, где скорость воздушного потока резко уменьшается и происходит осаждение материала. Этому способствует искусственно создаваемое завихрение потока в отделителе, вследствие чего частицы материала, двигаясь по инерции, ударяются о его стенки, теряют скорость и падают вниз. Воздух, содержащий пылевидные частицы, поступает в фильтр 5, где очищается и, пройдя вакуум-насос, выбрасывается по патрубку 7 в атмосферу.

Материал из отделителя и фильтра выгружают в приемный бункер 8 с помощью шлюзового затвора 6, который пропускает частицы материала, но препятствует проникновению в систему воздуха из атмосферы.

Всасывающие системы применяют для транспортирования материала из нескольких мест в одно. Перепад давлений здесь невелик (0,1—0,4 ат), вследствие чего транспортирование материала возможно только на короткие расстояния. Дальность транспортирования материала всасывающей установкой составляет 20—30 м, высота подачи 3—4 м, что обуславливается степенью вакуума 5— 6 м вод. ст., создаваемого вакуум-насосом при необходимом разрежении у сопла в пределах 4,5—2 м вод. ст.

В установках нагнетательного типа перепад давления воздуха (напор) создается при подаче в транспортную магистраль сжатого воздуха компрессором 9 (см.  91, б). Засасываемый из атмосферы воздух предварительно очищается фильтром и через воздухосборник 14 подается в нагнетательный трубопровод. Материал из бункера 10 через шлюзовой затвор поступает в винтовой насос 11 (или камерный питатель), в смесительной камере 12 которого перемешивается с воздухом, и по трубопроводу подается в силос 13, где осаждается, а воздух, пройдя фильтр 15, поступает в атмосферу.

В струйных пневмонасосах (см.  95, е) материал из бункера или силоса поступает в смесительную камеру самотеком.

Нагнетательные системы применяют для транспортирования материала из одного места в несколько мест. Перепад давлений здесь 2— 6 ат и, следовательно, транспортирование возможно на значительные расстояния — до 500 м и высота подъема до 25—30 м.

Процесс транспортирования материала по трубам считают изотермическим, при котором давление и скорость на отдельных участках транспортирования связаны уравнением pv — const. Во всасывающих установках скорость потока в начале транспортирования будет наибольшей, вакуум наименьшим, а в нагнетательных — скорость будет наименьшей, а давление наибольшим. В конце транспортирования величины скорости и давления (вакуума) меняются согласно приведенному закону.

Расчет установок для пневматического транспортирования сыпучих материалов в основном сводится к определению расхода воздуха, его скорости и диаметра трубопровода.

Чем больше коэффициент концентрации, . тем меньше расход воздуха; следовательно, с точки зрения экономичности установки желательно, чтобы концентрация была больше. Однако при чрезмерно высокой концентрации наблюдается закупоривание трубопроводов, особенно в местах закруглений, что нарушает нормальную работу установки.

Транспортирование материала по трубам возможно при скорости, значительно превышающей скорость витания.

Диаметр транспортного трубопровода должен быть подобран таким, чтобы сечение трубопровода соответствовало заданной производительности установки при заданной дальности транспортирования.

Основными частями пневматических транспортирующих установок являются: нагнетательная или всасывающая воздушная машина; воздухосборник; масло- и водоотделитель; трубопроводы; загрузочные устройства (питатель); отделители; фильтры; аппаратура для дистанционного управления.

Загрузочное устройство всасывающей установки представляет собой всасывающее сопло, которое состоит из трубы и наружного кожуха. Всасывающее сопло соединяется с транспортным трубопроводом гибким шлангом. Материал засасывается из штабеля в приемную часть сопла, а затем, встречая на пути к соплу дополнительные потоки засасываемого извне воздуха, приходит во взвешенное состояние (аэрируется) и перемещается по трубопроводу.

Для загрузки материала в трубопровод нагнетательной установки при высокой концентрации смеси применяют специальные загрузочные устройства — пневмонасосы. По конструкции эти насосы бывают - камер ные и "бинтовые.

Камерный насос имеет одну или две цилиндрические камеры 1 ( 93). В середине камеры проходит вертикальный трубопровод Воздух 2 с раструбом внизу для выгрузки цемента. Загружают насос- через винтовой конвейер 3 и клапан 4, управляемый пневматическим цилиндром 5. В конце загрузки срабатывает указатель уровня 6, подключенный к системе воздухораспределения установки.

После загрузки камеры цементом в нее сверху и снизу-подают сжатый воздух под давлением 3—5 кгс/см2. Подача воздуха сверху создает противодавление в камере, а снизу (в двух местах.— под пористыми керамическими плитами 7, уложенными на конусное днище и самозакрывающуюся кольцевую форсунку 8) обеспечивает выдачу цемента по трубопроводу 2.

Основными частями винтового насоса ( 94) являются литой корпус 1, винт 3 с переменным шагом, вращающийся в сменной гильзе 4, смесительная камера 5 и форсунки 8. Цемент поступает в камеру подачи 2 и винтом подается в смесительную камеру 5, куда также подается сжатый воздух компрессором через форсунки 8, расположенные по окружности камеры, под давлением 1,8—3,5 ат. Воздух, выходящий из форсунок с большой скоростью, разрыхляет подаваемый винтом материал, смешивается с ним и образует легкоподвижную аэросмесь, которая и перемещается по трубопроводу к месту выгрузки. Благодаря переменному шагу винта в гильзе 4 перед смесительной камерой с обратным клапаном 6 создается пыле

вая пробка из цемента, которая препятствует прорыву сжатого воздуха в камеру подачи. Степень уплотнения цемента перед обратным клапаном зависит от величины подвешенного для его прижима груза 7, а также от расстояния между торцом винта и седлом обратного клапана. Это расстояние регулируют, перемещая гильзу 4 относительно обратного клапана 6.

Винтовые насосы выпускаются с винтом диаметром от 100 до 250 мм, частотой вращения 1000—1500 об/мин и расходом воздуха соответственно от 4 до 50 м3/мин и мощностью 14—95 кВт. Дальность транспортирования достигает 600 м, высота подачи — до 30 м при коэффициенте концентрации материала в воздухе ц = 22,5-н60 кг/кг.

Для перемещения порошковых материалов по вертикальному трубопроводу применяют пневматические подъемники производительностью от 20 до 100 т/ч. Схема пневмомеханического подъемника (эрлифта) приведена на  95, а. Загружаемый в бункер 1 материал подается винтовым насосом 2 с дифференциальным шагом в смесительную камеру 3, дно 4 которой выполнено пористым. Здесь материал подвергается аэрированию воздухом, поступающим под давлением 0,5—1,2 ат через пористые плитки, и приобретает повышенную подвижность, вследствие чего сплошным потоком движется по вертикальному трубопроводу.

Струйные насосы имеют смесительную камеру, в которую цемент поступает самотеком (по стрелке А), аэрируется через пористое днище 22 и струей сжатого воздуха давлением 1,5—2,0 ат, выходящего из сопла 17, увлекается в транспортный трубопровод 18—21. Дальность транспортирования насосом достигает 150 м на высоту до 25 м. Струйные насосы по расходу энергии более экономичны, чем винтовые и камерные (кроме эрлифтов), не имеют движущихся механических частей, отличаются простотой конструкции и эксплуатации и малыми габаритами.

В некоторых видах пневмотранспортных машин и установок эффективно применяется пневматическое транспортирование сыпучих материалов с малым расходом воздуха или со сверхвысокой концентрацией смеси (р, = 100). Принцип действия установок основан на свойстве порошковых материалов при вдувании в них воздуха приобретать подвижность (текучесть), близкую к текучести жидкости и в виде аэросмеси стекать по мало наклонной поверхности. Это используют в установках для транспортирования порошковых материалов по горизонтали (аэрожелоба), а также в силосах, автоцементовозах, вагонах-цементовозах и др. При этом расход энергии в таких установках меньше, чем в механических транспортерах.

Аэрожелоб представляет собой лоток 8, состоящий из отдельных секций, изготовленных из листовой стали. По высоте лоток разделен на две части микропористой перегородкой 10, а сверху закрыт крышкой 9. Материал через воронку 7 загружается в верхнюю часть желоба на пористую плитку слоем толщиной 50— 60 мм; нижняя часть желоба образует канал для подвода воздуха давлением до 500 мм вод. ст. Нагнетаемый воздух проходит через поры перегородки, проникает в материал и аэрирует его. Аэрированный порошок течет по наклонному желобу до места разгрузки 5. Воздух, прошедший через материал, очищается при помощи простейших матерчатых фильтров и выходит в атмосферу. Воздух в аэрожелоб подается вентилятором 6, напор и производительность которого назначаются в зависимости от производительности установки и длины транспортирования.

Отечественной промышленностью изготовляются аэрожелоба шириной от 0,125 до 0,5 м, длиной транспортирования до 40 м, производительностью от 25 до 120 м3/ч.

Достоинства аэрожелобов — простота конструкции, надежность в эксплуатации, широкий диапазон производительности, незначительный расход электроэнергии, гигиеничность установки, полное отсутствие потерь от распыления. Существенным недостатком аэрожелобов является необходимость установки их с небольшим уклоном, что ограничивает области их применения.