Угол наклона трубы для сыпучих материалов

Обновлено: 26.04.2024

К транспортным механизмам относят самотечный (самотечные трубы), нории, продуктопроводы, шнеки, пневматический, аэрозольный, перемещающий продукт воздухом по вертикали и горизонтали.

Самотечный транспорт широко применяют на всех зерноперерабатывающих предприятиях. К нему, прежде всего, относят трубы, которые изготавливают из оцинкованной стали с толщиной листа от 0,4 до 1,2 мм. Оцинкованная сталь не подвергается коррозии в течение длительного времени.

Самотечные трубы могут изготавливаться из органического стекла, но необходимо предусмотреть заземление из-за появления статического электричества, что опасно для обслуживающего персонала.

Продуктопроводы также могут изготовляться из неорганического кварцевого стекла.

На многих современных мельничных установках применяются самотечные трубы из нержавеющей стали, но это увеличивает их себестоимость.

При установке самотечных труб важное значение имеет правильность выбора угла наклона. Заниженный угол наклона самотечной трубы для определенного продукта (крупный или мелкий, жесткий или мягкий) снижает скорость его перемещения. Продукт начинает накапливаться в трубе, заполняя ее полностью до машины, с которой он поступает, что нарушает непрерывность работы установки, приводит к недопустимым технологическим простоям, снижая в конечном счете, сменную и суточную производительность.

При завышенном угле наклона самотечной трубы увеличивается скорость движения продукта, возникает пыление, ухудшающее условия работы, санитарное и противопожарное состояние. Поэтому угол наклона самотечной трубы должен быть больше угла трения покоя, если частица не имеет начальной скорости.

Таким образом, при транспортировании сыпучих продуктов различной крупности минимальный угол наклона самотечной трубы принимают больше угла трения для данного продукта о материал самотечной трубы, что гарантирует непрерывное его перемещение и резко уменьшает возможные подпоры и завалы.

Способность продукта перемещаться по трубам зависит от его сыпучести. Сыпучесть характеризуется двумя показателями — углом естественного откоса и углом трения. Под углом естественного откоса понимают угол между диаметром основания и образующей конуса, получающегося при свободном падении зерна или продуктов его переработки на горизонтальную плоскость. Чем меньше угол естественного откоса, тем больше сыпучесть.

Углом трения продукта о поверхность считается наименьший угол, при котором продукт начинает самотеком перемещаться по наклонной плоскости.

Колебания угла наклона мельничных трубопроводов приведены в табл. 1.

Как правило, применяют круглые трубы, в отдельных случаях квадратные или прямоугольные. Круглые самотечные трубы изготавливают согласно проектируемым решениям, они наиболее экономичны, так как проще в изготовлении и требуют меньшего расхода материала. При круглой форме самотечной трубы снижается трение между продуктом и материалом трубы, поэтому угол наклона можно уменьшить на 2-4 град.

Самотечные трубы состоят не только из прямых участков, но и из ряда деталей (рис. 25). Объединяя отдельные самотечные трубы, составляют требуемый единый поток, делят один поток продукта на несколько направлений и т.д. Детали трубопроводов, требующие обслуживания, следует устанавливать на высоте не более 1,5 м от пола. Более высокое расположение усложняет их обслуживание и связано с применением стремянки и лестниц.

В зависимости от угла наклона самотечной трубы, слой зерна может принять разный характер движения: ускоренный (как на рисунке слева ) или замедленный (как на рисунке справа ).

Воспользуйтесь красным ползунком, чтобы посмотреть оба рисунка.

В случае ускоренного характера движения, зерно будет подвержено излишнему бою. А в случае замедленного характера движения, поток зерна подвержен риску недостаточной производительности или даже затору зерна в самотёке.

Таким образом, опасность представляют из себя как излишне отвесные, так и излишне пологие самотёки.

Change amount

Для того, чтобы зерно свободно транспортировалось по самотёчной трубе и такая труба не стала бы "узким горлышком" всего элеватора, необходимо на этапе проектирования элеватора правильно рассчитать её сечение, наклон и системы торможения.

С одной стороны, нужно не допустить застревания зерна в самотёке.

С другой стороны, на участках, где зерно разгоняется слишком быстро, мы должны установить гасители скорости.

Например, если зерно будет двигаться по такой «ломанной» конструкции, как на этом рисунке , оно непременно снизит свою скорость.

Хотя, решение на рисунке выше не является самым оптимальным, оно приведено здесь для наглядности. Тем не менее, по этому принципу построены практически все гасители скорости для самотёков.

Оптимальный угол наклона

Нельзя указать оптимальный угол наклона самотека, который бы подходил для всех случаев жизни. В общем случае, желаемый угол наклона самотёка зависит от угла естественного откоса зерна, которое по нему будет перемещаться. А угол естественного откоса также зависит от сорности и влажности такого зерна. Также угол наклона самотёка следует подбирать с учетом сечения и требуемой производительности самотёка.

Например, для кукурузы влажностью 14-25%, угол естественного откоса будет составлять 30-36°. А для кукурузы влажностью 26-32%, угол естественного откоса составит 35-43°. Кроме того, угол наклона самотёка должен иметь какой-то запас, около 5°.

Таким образом, можно утверждать, что в общем случае угол наклона самотёка для транспортировки зерна должен быть более 36° (для "сухого" зерна, например перед силосом хранения). Оптимальным углом наклона считается 50° . Если зерно перемещается до того, как оно попадёт в зерносушилку и зерносепаратор, то оно может быть влажным и/или засоренным. Для такого продукта этот угол должен быть еще больше.

Если же самотёк будет предназначен для транспортировки зерновых отходов, то угол наклона должен быть еще большим, ведь такие продукты имеют гораздо меньший уклон текучести.

Тем не менее, как говорилось выше, для обеспечения максимального качества зерна на выходе, угол наклона самотёка должен быть минимально допустимым, чтобы скорость перемещения зерна не была слишком большой. Но, по понятным причинам, это далеко не всегда возможно. Поэтому проектный институт располагает самотёки и под большими углами с учётом всех обстоятельств и ограничений, которые имеются в каждом конкретном случае.

Самотёками называют все конвейерное оборудование, в котором зерно движется под действием силы тяжести: трубы, переходники, вводы, хомуты, задвижки, колена, перекидные клапаны, системы боковой разгрузки силосов и т.п. Это тот минимум дополнительного элеваторного оборудования, который связывает ваше основное оборудование между собой: механизированное зернотранспортное оборудование (нории, конвейеры), зернохранилища (силосы), зерносепараторы, зерносушилки, завальные ямы и т.п. Без него работа элеватора фактически невозможна.

На фото: объект во Львовской области, который даёт наглядное представление о том, насколько сложной может быть система самотёков. (Фото компании Tornum ).

Система самотёчного оборудования разрабатывается для каждого элеватора по индивидуальному проекту специальными проектными организациями, в том числе и нашей компанией, Финпро Груп .

Зачем нужны самотёки?

Самотёк, при правильном использовании, существенно удешевляет проект. Мы можем транспортировать зерно либо норией/конвейером, либо самотёком. Так как самотёк представляет из себя металлическую трубу без моторов, редукторов и датчиков, он существенно дешевле нории или конвейера.

Ключевое словосочетание в предложении выше: "при правильном использовании". Дело в том, что при нерациональном или неправильном использовании самотёчного оборудования, оно не только не снизит себестоимость работы элеватора, но и увеличит её . Об этом пойдет речь дальше.

Виды самотёков

Самотечные трубы (основной компонент самотёчного оборудования) бывают трех видов (в поперечном сечении):

Круглый или прямоугольный самотёк?

Какой тип самотёка лучше?

Для производства самотека из трубы круглого сечения потребуется меньше стали , чем для производства самотека из трубы квадратного или прямоугольного сечения (конечно, при условии одинаковой площади поперечного сечения). Таким образом, при той же пропускной способности, количество стали для изготовления круглых самотёков будет меньшим, а значит их изготовление будет дешевле.

Примечание: Вынуждены заметить, что по нашим расчётам разница периметров между круглым и квадратным самотёками составляет всего около 12-13%. Но при ценовой конкуренции даже 5% играют роль.

Однако, очевидно, что в круглом самотеке износ будет происходить по всей нижней части. Поэтому, иногда круглый самотек немного проворачивают вокруг своей оси. Таким образом, чтобы износу подвергались разные части стенок самотека. После двух-трех проворотов, вам все-же придется его заменить, хотя срок службы вы ему продлите.

Но есть у круглого самотёка и недостатки. Прежде всего это то, что дорогие высокоизносостойкие круглые трубы, которые должны применяться для интенсивного использования, на практике встречаются довольно редко . Кроме того, круглые фланцы - существенно дороже прямоугольных и, поэтому, их обычно используют только в местах стыков с переходниками и т.п.

В квадратном или прямоугольном самотеке изнашивается в основном днище. Днище в таких самотёках является более ремонтопригодным, чем в круглых. Для продления срока службы прямоугольного и квадратного самотека, его тоже можно перевернуть вокруг своей оси на 180°. Правда, это сложнее и дольше.

Возможно также использование прямоугольных зерновых самотёков cо сменным днищем. Учитывая, что верхняя крыша и боковые стенки прямоугольного самотека практически не подвержены истиранию, менять днище можно много раз.

Есть и открытые самотёки прямоугольного типа, но для транспортировки зерна мы их категорически не рекомендуем, так как они создают огромное количество пыли.

Таким образом, мы не можем дать универсальный совет о том, какой тип самотёков лучше. Решение о целесообразности применения того или иного типа самотёчного оборудования должно приниматься совместно с инжиниринговой и проектной организацией, с учётом особенностей конкретного проекта.

Перемещение зерна под действием своего веса в направлении сверху вниз производится с использованием самотечных устройств. Чаще всего для этой цели применяются стальные трубы круглого или квадратного сечения, а для линий с большой производительностью – прямоугольного сечения. Круглые самотеки требуют для изготовления меньшего количества стали (при одинаковом поперечном сечении с квадратными и прямоугольными самотеками, экономия материала может составить до 13%), однако меньший износ боковых стенок и удобство подключения и замены распределительных и регулировочных устройств делает использование квадратных и прямоугольных самотеков более привлекательным.

Всю систему, в состав которой входят: трубы, детали и устройства соединения труб, распределительные механизмы, затворы, задвижки, устройства регулирования, по которой зерно перемещается под действием силы тяжести называют самотеком.

Пропускную способность самотека определяет площадь сечения и угол наклона самотечных труб, при этом угол наклона должен быть подобран таким чтобы свободно перемещать зерно различных видов культур при переменной влажности и степени засоренности зерновой массы. В тоже время увеличение скорости перемещения зерна по самотеку может привести к травмированию, снижению качества зернового материала и повышенный износ элементов самотека. Минимальный угол наклона в зерновых самотечных линиях составляет 36°, оптимальным считается угол в 38–45°.

Основные параметры самотечных труб

Перемещаемый продукт	Диаметр самотечных труб, мм	Угол наклона самотечной трубы, град.
Зерно при производительности самотеков, т/ч: 50–75 100–175 200–350	220 300 380	36* 45** 38–45
Отходы подсевных сит и овсюг	140	45
Куколь	140	36
Отходы сортировочных сит	220	54
Пыль и аспирационные относы	300	54

* Угол наклона самотечной трубы принят при влажности зерна менее 20%, ** угол наклона самотечной трубы принят при влажности более 20%.

Детали самотека круглого сечения чаще всего изготавливают бесшовными цельнотянутыми, для самотеков квадратного и прямоугольного сечения используют листовую сталь толщиной 1–2 мм. В состав систему самотеков входят фланцы, переходы, сектора круглые и квадратные, вводы одинарные и двойные с углами 36, 45, 54 градуса, распределительные устройства в виде задвижек и перекидных клапанов, поворотные патрубки.

Основные элементы системы самотеков:

соединительные фланцы – используют для соединения элементов самотека, применяются круглого, квадратного, прямоугольного сечения, с заранее подготовленными отверстиями для болтов. Герметизация мест соединения фланцев обеспечивается резиновыми и полимерными прокладками, обмазками, шпатлевками, промышленными герметиками;

переходные патрубки – изготавливаются в виде отрезков труб с закрепленными на концах фланцами разных форм, в зависимости от формы соединяемых частей самотеков, применяются для соединения элементов самотека с разной формой или площадью поперечного сечения;

сектора используются при монтаже для подбора угла наклона для точного вывода самотека в заданную проектом точку

поворотные колена позволяют плавно регулировать направление и угол поворота самотека в пределах 50 градусов за счет поворота частей колена относительно друг друга;

вводы используются в местах соединения потоков зернового продукта, могут иметь круглое или квадратное сечение;

клапаны перекидные используются для изменения направления потока зернового продукта в местах, где трубопровод раздваивается на разные линии. Возможно использование клапана, изменяющего направление потока как в одну строну, так и в две стороны, с приводом от электрического двигателя или с ручным;

задвижки, шиберные затворы используется для закрытия или открытия самотечных труб, а также выпускных устройств конусных силосов, бункеров. Задвижки и затворы обеспечивают регулирование интенсивности потока с помощью ручного привода или дистанционно с помощью электродвигателя.

Каждое зернохранилище имеет собственную систему самотеков, конструкция и протяженность которой разрабатывается по отдельному проекту. Самотечное оборудование входит в состав различных технологических цепочек по обработке зерна. Поэтому сечения самотечных труб и элементов самотека не должны ограничивать производительность транспортного оборудования – норий и конвейеров.

Угол наклона стенок бункеров для материалов, не имеющих сцепления ( щебень, галька, песок с влажностью до 2 % и другие материалы с крупностью зерен 2 мм и более), допускается принимать на 5 - 7 больше угла естественного откоса сыпучего материала. [1]

Угол наклона стенок бункера должен соответствовать физико-механическим свойствам сыпучего материала. [3]

Угол наклона стенок бункера не должен превышать угла естественного откоса материала. [4]

Угол наклона стенок бункеров к вертикали выбирают на 15 меньше угла естественного откоса топлива. В некоторых случаях внутренние стенки бункеров покрывают стеклянной или метлахской плиткой. Иногда в бункерах монтируют устройства пневмообрушения. Такие устройства используются на Салаватской и Кумертаусской ТЭЦ. Устройства пневмообрушения бывают соплового типа или с применением пневмоподушек. Сопловые системы запроектированы ЦНИИпромзданий. Пневмоподушки запроектированы Гипрошахтом и применены центральным производственным ремонтным предприятием ( ЦПРП) Ленэнерго. [5]

Для устранения зависания материала угол наклона стенок бункера к горизонту должен быть на 5 - 10 больше угла откоса. [6]

Размеры бункеров угля и угольной пыли должны обеспечивать устанавливаемые нормами проектирования запасы топлива; угол наклона стенок бункеров должен быть достаточен ( 55 - 60 к горизонтали), чтобы предотвратить возможность застревания топлива в них. [7]

Составным элементом корпусов рукавных фильтров является бункер. Угол наклона стенок бункера должен быть больше угла естественного откоса улавливаемой пыли. [9]

Существенным элементом корпуса рукавного фильтра является бункер для сбора уловленной пыли. Во избежание зависания пыли угол наклона стенок бункера должен быть больше угла естественного откоса. [10]

В существующей конструкции бункера тарельчатого питателя площадь выходного отверстия чрезвычайно мала. Ввиду небольшого сечения выходного отверстия происходит частое зависание колчедана, приводящее к прекращению подачи его в печь. Поэтому при реконструкции бункеров тарельчатых питателей необходимо увеличить угол наклона стенок бункера и диаметр телескопической трубы. Так как увеличение выходного сечения бункеров требует увеличения диаметра тарелки, целесообразна установка тарельчатых питателей с диаметром тарелки 800 и 1000 мм вместо 600 мм у установленных питателей. [11]

Смесители, предназначенные для обработки сыпучих материалов, особенно склонных к сводообразованию, таких, как тальк, сода, сажа, снабжают приспособлениями, разрушающими свод в зоне выпускного отверстия. Обычно в зоне выпускного отверстия устанавливают либо пористые плитки, сквозь которые продувается газ, либо ворошители. Иногда приходится емкости с сыпучим материалом снабжать вибрирующими устройствами. Угол наклона стенок бункеров должен быть значительно большим, чем угол естественного откоса. [13]

Читайте также: