Изучение устройства и работы установок пневматического транспорта Методические указания

11

Производительность шлюзовых затворов (т/ч) определяется по эмпирической формуле:

– коэффициент заполнения барабана.

В пневмотранспортных установках низкого и среднего давления применяются шлюзовые затворы типа Ш.

Техническая характеристика шлюзовых затворов типа Ш приведена в таблице 1.

Таблица 1 –Техническая характеристика шлюзовых затворов

В установках высокого давления и аэрозольтранспорта шлюзовые затворы, используемые в качестве питателей, работают неудовлетворительно. Через зазоры между стенками корпуса и лопатками барабана затвора происходит большая утечка воздуха. Корпус затвора и вал барабана, не рассчитанные на восприятие усилий от воздуха, находящегося под высоким давлением, деформируются. Конструкция затвора не позволяет аэрировать транспортируемый продукт, что необходимо в установках аэрозольтранспорта.

Шлюзовые (барабанные) питатели для установок аэрозольтранспорта должны обеспечивать прочность и жѐсткость конструкции корпуса и барабана, аэрацию продукта, макси-

12

мально сокращать утечку сжатого воздуха через питатель. В настоящее время известно четыре типа шлюзовых питателей (рисунок 4): питатель с подачей воздуха в аксиальном направлении через отверстие в боковой крышке и выгрузкой аэросмеси в радиальном направлении через нижний патрубок; в таком питателе аэросмесь образуется при повороте потока (рисунок 4, а); питатель с подачей воздуха в аксиальном направлении через отверстие в боковой крышке и выгрузкой продукта через отверстие в противоположной боковой крышке (рисунок 4, б); питатель с подачей воздуха через полый вал барабана и выгрузкой продукта через нижний патрубок (рисунок 4, в); питатель с консольным валом барабана и подачей воздуха через золотниковую распределительную систему в разгружаемую ячейку барабана (рисунок 4, г).

Рисунок 4 – Принцип действия шлюзовых питателей

Опыты, проведѐнные на питателях с аксиальной подачей воздуха, показали, что утечка воздуха в этих питателях очень велика. При зазоре между лопатками и корпусом 0,1 мм утечка воздуха достигает 50 % от общего его количества.

Внутренняя поверхность корпусов питателей шлифуется и хромируется; лопасти ротора окантовываются бронзовыми накладками, радиальные и торцовые зазоры не должны превышать 0 – 0,3 мм.

Шлюзовой питатель Х–40 (рисунок 5) конструкции ВНИИЭКИ – Продмаша, состоит из цилиндрического корпуса 1, в ко-

13

тором на горизонтальном валу 2 вращается шестилопастной ротор 3, имеющий уплотнительные пластины 4. Пружины 5 нажимают на пластины и тем самым уплотняют ротор в радиальном направлении. В осевом направлении ротор уплотняется при помощи торцовых пластин 6. Корпус закрыт фланцевыми крышками 7, в которых размещены подшипники и сальниковые уплотнения 8. В нижней части питателя расположена труба 9 для подачи сжатого воздуха, а под корпусом – смесительная камера 10 с выходным патрубком 11.

Рисунок 5 – Шлюзовой питатель Х–40: 1 – корпус, 2 – вал, 3 – ротор, 4 – уплотнительные пластины, 5 – пружины, 6 – торцовые уплотняющие пластины, 7 – крышка, 8 – сальниковое уплотнение, 9 – патрубок для подвода сжатого воздуха; 10 – смесительная камера, 11 – выходной патрубок, 12–приѐмная горловина

Продукт поступает в приѐмную горловину 12, захватывается лопастями ротора и переносится им в нижнюю часть корпуса питателя. Одновременно в трубу 9 подается сжатый воздух под давлением 60 – 150 кПа (0,6 – 1,5 кгс/см2) в зависимости от характера и длины трассы. Попадая в смесительную камеру, воздух смешивается с продуктом, аэрирует его и уносит в продуктопровод.

Техническая характеристика шлюзового питателя Х–40.

Производительность, т/ч…………………………………3,5 – 5

14

Габариты питателя, мм Длина……………………………………………………………600

Ширина………………………………………………………….435

Высота…………………………………………...……………...470

Мощность электродвигателя, кВт……………………………..1

1.2.3 Шнековые (винтовые) питатели

Широкое применение в установках аэрозольтранспорта для пищевых грузов нашли шнековые (винтовые) питатели.

На рисунке 6 показан общий вид винтового питателя ПШМ–2, разработанного ВНИИЗом. Питатель состоит из корпуса 4 сварной или литой конструкции, в котором монтируется шнек, электродвигателя 1, соединяющегося с валом шнека при помощи муфты 3, и аэрационной камеры 5. Все узлы питателя монтируются на общей раме 2 сварной конструкции. К валу питателя привариваются витки из листовой стали с переменным шагом, уменьшающимся в направлении аэрационной камеры. Размер шага первых двух витков – заборных – 104 мм, а последующих трех – запорных – 92, 78 и 65 мм.

Груз витками шнека перемещается в сторону аэрационной камеры, уплотняется в связи с уменьшающимся шагом витков и заполняет все пространство между витками и кожухом.

Верхняя 6 и нижняя 7 части аэрационной камеры разделяются слоем бельтинга. Патрубок 8 соединяет аэрационную камеру с кожухом шнека. Нижняя часть камеры имеет вид цилиндрического сосуда, открытого сверху, в котором размещѐн патрубок 9, служащий для присоединения к воздухопроводу.

Патрубок 8 заполняется спрессованным транспортируемым материалом, который, образуя пробку, препятствует прорыву воздуха из аэрокамеры в шнек и далее в атмосферу. Транспортируемый груз поступает в верхнюю часть камеры, а через нижнюю нагнетается воздух, который проходит через бельтинг в виде тонких струек, равномерно распределѐнных по всему основанию перегородки.

В нижней части камеры происходит аэрация продукта: частицы его обволакиваются воздухом, разделяются друг от друга и приобретают большую текучесть. В таком взвешенном состоянии груз выжимается из камеры в пневмопровод и

15

транспортируется за счет энергии сжатого воздуха.

Рисунок 6 – Винтовой питатель с аэрационной камерой ПШМ–2: 1 – электродвигатель, 2 – рама, 3 – муфта, 4 – корпус, 5 – аэроционная камера, 6 – верхняя часть аэрационной камеры, 7 – нижняя часть аэрационной камеры, 8 – патубок

Подача материала может производиться как в вертикальный пневмопровод через верхний патрубок, так и в горизонтальный – через боковые патрубки.

Утечка воздуха в шнековых питателях не превышает 10 – 15 % Уменьшению утечки способствует режим работы шнека с очень большой частотой вращения ( n = 1000 – 1500 об/мин; меньшие значения для шнеков с Dø >100 мм, большие –

для шнеков с Dø =100 мм); малый зазор между винтом и кожухом шнека (0,5 – 1 мм); пробка из продукта между аэрокамерой и шнеком. Однако область применения шнековых питателей ограничивается большим расходом электроэнергии на привод питателей, вызываемый перечисленными способами предотвращения утечки воздуха. Питатели работают надежно при избыточном давлении в камере не выше 180 – 200 кПа (1,9 – 2 кгс/см2), что в свою очередь ограничивает либо производительность системы, либо дальность транспортирования

16

материала. При более высоком давлении пробка не выходит из трубы шнека, материал спрессовывается между витками и вращается вместе со шнеком.

Производительность шнекового (винтового) питателя (в т/ч) определяется по формуле:

где D и d – соответственно диаметр винта и вала шнека, м;

k – коэффициент, учитывающий отставание груза от поверхности винта; k зависит от противодавления и физических свойств груза; k = 0,З – 0,4 для муки при D = 105 – 130 мм и P = 50 кПа (0,5 кгс/см2);

n– частота вращения вала винта, об/мин;

–объѐмная масса уплотненной муки; = 0,6 т/м3

– угол трения материала о сталь:

где f коэффициент трения.

Сопротивление прохождению воздуха через смесительную камеру складывается из сопротивления, создаваемого пористой перегородкой (бельтингом или брезентом), и сопротивле-

17

ния слоя материала, находящегося над перегородкой.

Из исследований ВНИИЗа следует, что сопротивление пористой перегородки из бельтинга зависит от удельного расхода воздуха (условной скорости фильтрации), приходящегося на единицу поверхности пористой перегородки. Потеря давления в слое груза зависит также от производительности питателя.

Потери давления (в мм рт. ст.) определяются по эмпирической формуле:

где q1 – удельный расход воздуха, м3/(мин–м2); Q – производительность питателя, т/ч.

Техническая характеристика шнековых (винтовых) питателей, разработанных во ВНИИЗе, приведена в таблице 2.

Таблица 2 – Техническая характеристика шнековых питателей

1.2.4 Камерные питатели

Для установок аэрозольтранспорта весьма перспективны камерные питатели.

Полуавтоматический однокамерный питатель (рисунок 7) представляет собой цилиндрический резервуар 1 с коническим нижним и сферическим верхним днищами. Транспортная труба 2 вертикально введена в резервуар. В нижней части резервуара, в которую по воздуховоду 4 подаѐтся сжатый воздух, располагается пористая перегородка 3. Загрузочное устройство с

18

коническим клапаном 5 расположено в верхней части резервуара. Пневматический цилиндр 6 открывает и закрывает клапан.

Принцип действия однокамерного питателя заключается в том, что после загрузки камеры питателя до определѐнного уровня и закрытия клапана начинается подача воздуха через пористую перегородку. Воздух, проходя через материал, аэрирует его, сообщает ему текучесть и скапливается в верхней части камеры, постепенно увеличивая давление в питателе. По мере повышения давления воздуха материал начинает входить

враструб вертикальной транспортной трубы, преодолевая противодавление, равное сопротивлению движения материала по трассе пневмопровода.

Процесс транспортирования происходит при равенстве давления воздуха, входящего в камеру, и максимального противодавления на трассе. После разгрузки камеры давление в ней равно нулю. Концентрация в пневмопроводе определяется степенью открытия нижней форсунки, чем больше открыта форсунка, тем ниже концентрация. Режим работы питателя легко автоматизируется.

Камерные питатели могут применяться для транспортирования любых пищевых продуктов, так как в них продукты не подвергаются истиранию и измельчению, как в шнековых и барабанных питателях.

Камерные питатели менее энергоемки и имеют больший срок службы, чем другие питатели, так как в них нет вращающихся узлов. Эти питатели могут обслуживать пневмолинии любой производительности и протяженности, так как давление

вкамере и в линии ничем не ограничивается. Если установить питатель на весах с автоматической записью отвесов, всегда можно установить количество материала, прошедшее по данной пневмолинии.

Недостатком камерных питателей является периодичность их работы и сравнительно большие габариты, однако для пищевой промышленности, имеющей установки небольшой производительности, указанные выше преимущества перекрывают эти недостатки.

19

Рисунок 7 – Камерный питатель: 1 – резервуар, 2 – транспортная труба, 3 – пористая перегородка, 4 – воздуховод, 5 – клапан, 6 – пневматический цилиндр

Производительность однокамерных питателей (кг/ч) рассчитывается по формуле:

20

C – число циклов в час:

где T – продолжительность одного цикла, с.

Периодичность работы камерных питателей исключается в двухкамерных насосах, оборудованных автоматическими устройствами для поочерѐдной загрузки и разгрузки камер.

Камерный питатель автоматического действия с верхней выгрузкой и весовой сигнализацией заполнения разработан ВНИИЭКИ Продмашем.

Корпус питателя (рисунок 8) состоит из двух сферических крышек и цилиндрической средней части. Верхняя крышка приварена к цилиндрической части, а нижняя присоединяется к ней при помощи фланцев.

Рисунок 8 – Камерный питатель автоматического действия: 1 – матерчатое днище, 2 – разгрузочная труба, 3 – клапан, 4 – приѐмная горловина, 5 – клапан, 6 – пневматический двигатель, 7 – входное отверстие, 8 – весовые опоры, 9 – шкаф управления, 10 – фильтр, 11 – манометр, 12 – тяга

В нижнюю часть корпуса вмонтировано матерчатое коническое (пористое) днище 1 из бельтинга. В верхней крышке имеется приѐмная горловина 4 с закрывающим еѐ изнутри коническим клапаном 5, клапан 3 для выпуска воздуха при загрузке насоса, разгрузочная труба 2, контактный манометр 11,