DIPLOMOVÁ PRÁCE. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Manipulace, dávkování a míchání sypkých materiálů. Agronomická fakulta.

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Manipulace, dávkování a míchání sypkých materiálů DIPLOMOVÁ PRÁCE Brno 2006 Vedoucí diplomové práce: doc. Ing. Jiří Fryč, CSc. Vypracoval: Michal Belák

2 Mendelova zemědělská a lesnická a univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální 2005/2006 techniky ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Řešitel Magisterský studijní program Obor Michal Belák Zemědělská specializace Provoz techniky a automobilová doprava Název tématu: Manipulace, dávkování a míchání sypkých materiálů Zásady pro vypracování: 1. Poveďte teoretický rozbor činnosti jednotlivých zařízení 2. Navrhněte způsob provedení experimentálních měření 3. Proveďte vlastní experimentální měření 4. Proveďte vyhodnocení a statistický rozbor naměřených veličin 5. Vyvoďte teoretické i praktické závěry z výsledků měření 2

3 Rozsah práce: 40 až 50 stran Datum zadání diplomové práce: leden 2004 Datum odevzdání diplomové práce: duben 2006 Seznam odborné literatury: 1. Maloun, J. Technologická zařízení a hlavní procesy při výrobě krmiv Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, 2001 ISBN Pavliš, M.Průmyslová výroba krmiv a mlynářství, Praha SNP Plisková, V. Technológia pre 4. ročník strednej priemyselnej školy študijného odboru priemyselná výroba krmív a mlynárstvo Bratislava : Alfa, Příkryl, M. Technologická zařízení staveb živočišné výroby Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, 1997,ISBN Michal Belák řešitel diplomové práce: doc.ing. Jiří Fryč, CSc. vedoucí diplomové práce prof. Ing. Jan Mareček, DrSc. vedoucí ústavu prof. Ing. Jaroslav Hlušek CSc. děkan AF MZLU v Brně 3

4 Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Doprava, dávkování a míchání sypkých hmot vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendlovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům V Brně dne 20. května, 2006 Podpis diplomanta: 4

5 Na tomto místě bych rád poděkoval doc. Ing. Jiřímu Fryčovi za cenné rady a věcné připomínky k mojí diplomové práci. 5

6 Anotace Obsahem této diplomové práce je problematika dopravy, manipulace a dávkování sypkých hmot. Úvod práce je věnován základní teorii sypké hmoty, je popsána její fyzikální podstata a jsou uvedeny její definice a mechanicko-fyzikální závislosti. V teoretické části je dále uveden rozbor z hlediska dopravy a dávkování sypké hmoty. Zvláštní část práce tvoří popis a rámec současného stavu vážící techniky, uvedení praktických zařízení a technologií, která odráží nejnovější praktické poznatky v problematice vážení, dávkování, řízení a vyhodnocování chování sypké hmoty. Praktickou část diplomové práce tvoří popis a konstrukce prototypu nového způsobu dávkování sypkých hmot. Název tohoto zařízení je Válcový dávkovač sypkých hmot pro kontinuální dávkovací linky. Provedl jsem konstrukci prototypu zařízení, která umožnila detailnější a komplexnější pohled na konstrukci a provedení tohoto způsobu dávkování a umožnila nalezení důležitých závislostí a kritérií při sestavování a kompletaci tohoto zařízení. Annotation This thesis is focused on issue of transportation, manipulationa and dosing of cohesionless material. The opening is devoted to basic theory of bulk goods, there is a description of its physical principles and the definitions and physical-mechanical characteristics are pointed out. In the theoretical part is further mentioned the analysis in the view of transportation and dosing of cohesionless material. Special part of my thesis is formed by description and frame of weighing technique in the current state, pointing out machinery and technologies that flashes back the newest knowledge in weighing, dosing, managing and behavior evaluation of cohesionless material. The practical part is devoted to description and construction the new way of dosing cohesionless material prototype. It is called Tubular dosing machine of cohesionless material for continual dosing lines. I built a prototype that enabled more detail and more complex view of construction and this dosing machine s performance, it enabled retrieval of important relations and criteria by construction and completion of this machine. 6

7 Obsah 1. Úvod Cíl a metodika práce Vlastní práce Mechanicko-fyzikální vlastnosti sypkých (partikulárních) hmot Základní definice mechanicko-fyzikálních vlastností sypkých hmot Ideální sypká hmota, její význam Shrnutí pojmu ideální sypká hmota Doprava sypkých hmot Rozdělení dopravy Spádová dopravní zařízení Spádové dopravní trubky Spádové dopravní žlaby Pohyblivé dopravní žlaby Posuvné dopravní žlaby Dopravní třasadla Vibrační dopravníky Pásové dopravníky Hrabičkové dopravníky Profilové dopravníky (redlery) Trubkový řetězový dopravník Korečkové dopravníky Šnekové dopravníky Pneumatické dopravníky Podtlakové pneumatické systémy Tlakové pneumatické dopravníky Kombinované pneumatické dopravníky Dávkovače sypkých hmot Dávkovač šoupátkový Dávkovač turniketový (rotační bubnový) Dávkovač šnekový Dávkovač pásový Dávkovač kotoučový (diskový) Současná průmyslová vážící technika Kontinuální dávkování Dávkovací pásové váhy Diferenciální dávkovací váhy Vyhodnocovací a řídící systémy pro dávkovací váhy Kontinuální váhy Pásové váhy Pásové váhy pro obchodní účely Průtokoměry sypkých hmot se skluzovou nebo odrazovou deskou Průtokoměry sypkých hmot na Coriolisově principu Vyhodnocovací jednotky pro kontinuální váhy Válcový dávkovač sypkých hmot Současný stav techniky Válcový dávkovač pro kontinuální dávkovací linky, popis technického řešení

8 4.3. Shrnutí, teoretické výhody a nevýhody Konstrukce válcového dávkovače sypkých hmot Postup montáže, technologie výroby Mechanika řemenů a objasnění technologie lepení Těsnění Instalace svrchního pásu Vnější konstrukce, pohon Účel konstrukce Stav konstrukce po sestavení Zkouška pootočením Závěr a zhodnocení Soupis použité literatury

9 1. Úvod Obor a problematika sypkých hmot je velmi široký pojem, její aplikace a technologie se vyskytují v různých obměnách v mnoha odvětvích průmyslu. Teoretická analýza chování sypké hmoty a její implementace v praxi bývá často poměrně složitým procesem, který vyžaduje jisté praktické zkušenosti konstruktéra a jeho všeobecný přehled a znalost stávajících technologií. Snahou všech provozovatelů zařízení a technologií na manipulaci se sypkými hmotami je přizpůsobení se patřičným normám a zabezpečení vhodné optimalizace provozních podmínek. Tyto provozní podmínky ovlivňují nejenom chod celého systému, mají i dopad na další fázi výrobních celků. Kritéria a požadavky na vhodnou technologii sypkých hmot jsou často velmi protichůdná, příkladem může být požadavek provozovatele dopravníkového pásu na zvýšení stávajícího výkonu své linky. Zvýšení výkonu může mít za následek větší opotřebení funkčních částí dopravního zařízení a zvýšení emisní (prašnost). Technologie sypkých hmot je dynamicky se rozvíjející oblast průmyslu. Zájmem provozovatele těchto technologií by mělo být sledování rozvoje současné techniky a uplatňování vhodné inovační politiky. 2. Cíl a metodika práce V této diplomové práci se zaměřím na charakteristiku technologií zpracování, manipulaci a dávkování sypkých hmot, podle stávajícího patentu válcového dávkovače sypkých hmot jsem navrhl technologické změny, na něž jsem uplatnil v rámci České republiky užitný vzor. V teoretické části je cílem práce podání přehledu o veškerých technologiích na dopravu a dávkování sypkých hmot, je uveden popis současných technologií, který je doplněn odkazy a příklady použití nejnovější techniky. Praktická část je věnována návrhu nové technologie dávkování sypkých hmot, na kterou mi byl v čase výroby prototypu udělen v rámci České republiky výše zmíněný vzor. Cílem praktické části je návrh technologického postupu, výroba a odzkoušení funkčního prototypu tohoto zařízení. 9

10 3. Vlastní práce 3.1. Mechanicko-fyzikální vlastnosti sypkých (partikulárních) hmot Tyto vlastnosti předurčují schopnost sypké hmoty protékat přes otvory, výsypky, zásobníky a umožňují sledovat změny směru toku. Na základě těchto znalostí sypké hmoty se zabezpečuje kontinuita toku, plynulost dopravních operací, eliminace poruch (klenbování, komínování), Bez znalostí mechanicko-fyzikálních vlastností sypké hmoty nelze provádět navrhování systémů ani pevnostní výpočty. Pro objasnění mechanicko-fyzikálních principů sypkých hmot zavádíme definici sypké hmoty, tj. uvažovaný model chování sypkých hmot, jedná se matematický popis pozorování, nebo teoretická uvažovaná souvislost mezi fyzikálními veličinami, přeformování materiálu, respektující skutečné vlastnosti sypké hmoty. U sypkých hmot vystupují rozličné fenomény, které vynikají při srovnání pevného tělesa a fluidů. Volná plocha sypké hmoty může vytvořit kužel, to je způsobeno v protikladu k tekutinám, existence smykových napětí i v klidu, tedy vnitřní tření mezi jednotlivými částečkami. Dále je sypká hmota v protikladu k pevným tělesům schopna zaplnit příslušný objem. Sypká hmota se vyznačuje kritickou hustotou, za které probíhá plastické přeformování (tok) za konstantního objemu. Nezpevněný (podkonsolidovaný) sypký materiál vykazuje pokles objemu za toku, dokud se nedosáhne kritické hodnoty. Překonsolidované materiály se zprvu rozvolňují (zvětšují svůj objem), tento fyzikální jev je popsán jako dilatace. Naproti tomu fluidy a pevné látky vykazují při plastickém přetvoření stabilní konstantní objem. Souvislosti mezi pórozitou jako mírou hustoty sypké hmoty, tak jako smykového a normálového napětí jako kvalitativního ukazatele jsou zřejmé ze stavového diagramu Roscoe. 10

11 Srovnání pevného tělesa, sypké hmoty a tekutiny podle zaplněné nádoby Diagram podle Roscoe, závislost porózity, tahové pevnosti, tíhového a smykového napětí Kritická stavová linie E1 E2 dodává pro porózitu n1 normálové a smykové napětí σ1 τ1, při kterých za konstantního objemu začíná tok. V Mohrově rovině σ tvoří projektované body P1P2 soustavu probíhajících přímek, kterými jsou popsána místa toku. Křivka T1C1E1 se nazývá místem toku, představuje hranici ve smyslu teorie 11

12 plasticity. Křivka E1F1 je nazývána místem zpevnění, když zhuštění rozvolněné sypké hmoty znovu nabude pórozitu n1. Tahová pevnost je na pórozitě závislé normálové napětí σ t (n) při nulovém smykovém napětí. Jako koheze je v mechanice sypkých hmot označeno na pórozitě závislé smykové napětí τ c (n) při nulovém normálovém napětí. Sypká (partikulární) hmota je specifická především svými geometrickými a mechanicko-fyzikálními vlastnostmi. Tyto vlastnosti charakterizují sypkou hmotu a předurčují chování látky v dopravních systémech. Granulometrie, tj. geometrické vlastnosti jsou důležité zejména v mlecích a dávkovacích procesech, protože výrazně ovlivňují chování sypké hmoty v následném procesu zpracování sypké hmoty až po konečné zpracování. Mechanicko-fyzikální parametry (vlastnosti toku sypké hmoty) jsou vlastně "indiciemi" pro odhalení chování sypké hmoty v dopravních celcích Základní definice mechanicko-fyzikálních vlastností sypkých hmot Úhel vnějšího tření σ w jako funkce tlakového napětí τ w mezi sypkou hmotou s stěnou Sypná hmotnost sypké hmoty ρ b jako funkce velikosti hlavního napětí σ1 v sypké hmotě Úhel vnitřního tření ϕ 1 sypké hmoty na počátku toku, jako funkce hlavního napětí σ1 (nebo jako funkce odpovídající měrné hmotnosti ρ b ) Úhel vnitřního tření ϕ e sypké hmoty při stacionárním toku (tak zvaný efektivní úhel vnitřního tření) jako funkce hlavního napětí σ1 v sypké hmotě Tlaková pevnost σ c sypké hmoty jako funkce velikosti hlavního napětí σ1 v sypké hmotě 12

13 Úhel vnitřního tření ϕ 1 Je veličina, která charakterizuje tok sypké hmoty z hlediska její energetické náročnosti, tedy jeho velikost odpovídá účinnosti pohybu částic. Není vnitřního tření bez pohybu jednotlivých částic sypké hmoty, tedy vnitřní tření za klidu nemá z fyzikálního hlediska smysl. Na úhel vnitřního tření má dominantní vliv tvar částice, granulometrie a fyzikální, chemické, elektrostatické a jiné vlastnosti jednotlivých částic. Objemová hmotnost (sypná hmotnost) Tato veličina udává okamžitý stav materiálu, přičemž objemová hmotnost sypkého materiálu se mění v mezích podle intenzity zhuštění, homogenity a promísení, odpovídá tomuto stavu. Někdy se udává, že stav sypkého materiálu závisí na jeho předcházející minulosti. Smykové napětí mezní stav Mezi hlavní vlastnosti sypkých materiálů patří fyzikální princip přenášení třecích sil v klidu. V kapalinách vznikají třecí síly za pohybu, tj. při určitém gradientu rychlosti, v klidovém stavu tyto síly zanikají. U sypkých hmot třecí síly působí stále a jsou poměrně málo závislé na gradientu rychlosti. Mezní stav sypké hmoty je veličina, která definuje sypkou hmotu z hlediska její stability, po překročení její hodnoty se uvede systém do pohybu. Smyková pevnost (vnitřní tření) Jedna z nejdůležitějších mechanických vlastností sypkých materiál, představuje souhrn hodnot mezních smykových napětí pro různá normálová napětí a pro různé hodnoty objemové hmotnosti materiálu. Smyková pevnost je veličina silně závislá na zhutnění materiálu a tedy přímo na jeho objemové hmotnosti. Stěnové (vnější tření) Další důležitou vlastností sypkých materiálů je stěnové vnější tření, kterým se určuje mezní smykové napětí sypkého materiálu při pohybu po určitém povrchu. Jeho velikost je úměrná drsností stěnového povrchu, závisí také na druhu sypké hmoty. 13

14 3.2.1 Ideální sypká hmota, její význam. Při modelování a fyzikálních výpočtech chování různých skupenství se používá termínu ideální hmota, která slouží k srovnávání s výsledky s modelovým příkladem ideální hmoty. Také v problematice sypkých hmot je zavedeno označení ideální sypká hmota. Ideální (dokonalé) tekutiny mají úhel vnitřního tření φ blížícím se k nule, ideální pevná hmota má φ blížící se 90º, ideální sypká hmota s úhlem vnitřního tření φ = 30º. V ideální sypké hmotě, kde nevznikají žádné vazby mezi částicemi, konají práci dvě síly. Práci činnou koná tíha a práci disipační koná třecí síla, která je funkčně vázaná na vodorovnou sílu působící na částici, tedy disipační práci koná jen síla související s vodorovnou silou působící na částici. a) Bilance sil působících na částici sypké hmoty b) Bilance ztrátové práce a) b) G - tíha částice (v gravitačním poli země se jedná o svislou sílu) N = G.k - normálová síla (vodorovná síla působící na částici) T = N.f - třecí síla (síla působící proti tíze částice za pohybu, třecí síla) T = G.k.f Třecí síla je úměrná tíhové síle částice, koeficientu úměrnosti (v tomto případě koeficientu sypnosti) a koeficientu tření. Z rovnice mimo jiné vyplývá, že mírou mechanické účinnosti toku ideální sypké hmoty je právě součin koeficientu sypnosti a koeficientu tření. 14

15 f = tg.φ koeficient tření, tangenta úhlu vnitřního tření tg φ 1 sinϕ k = koeficient bočního tlaku, koeficient sypnosti 1+ sinϕ Mírou velikosti ztrátové práce a tím i mechanické účinnosti toku ideální sypké hmoty je k.f. Vertikální tlak je nepřímo úměrný součinu koeficientu vnitřního tření f a koeficientu sypnosti k, tedy součinu k.f Matematická analýza modelu ideální sypké hmoty analýza funkce F(φ) = k.f Analýza funkce F(φ) = k.f je provedena klasickým postupem aplikaci diferenciálního počtu. Je vypočtena první a druhá derivace funkce podle úhlu vnitřního tření φ a stanovena hodnota lokálního extrému. Výchozí rovnice: 1 sin( ϕ) F( ϕ) = k. f =. tg( ϕ) 1+ sin( ϕ) 1 Výpočtem lokálního extrému vychází, že kořenem rovnice je úhel ϕ = 30.deg( ϕ = π ) 6 Výpočtem typu extrému pro φ=30.deg vychází, že druhá derivace je záporná, a proto se jedná o lokální maximum. Funkce F(φ) = k.f má lokální maximum o velikosti φ=30deg, (1/6.π) 15

16 Ideální sypká hmota je tvořena kuličkami. Velikost úhlu vnitřního tření φ ideální sypké hmoty je rovna hodnotě úhlu svahu α a činí 30º. Úhel svahu u ideální sypké hmoty invariantní vůči vnějším a vnitřním vlivům. Úhel svahu ideální sypké hmoty je konstantní a rovem α = 30º Shrnutí pojmu ideální sypká hmota Popis toku sypkých hmot, to znamená určení průběhů tlaků, určení geometrických vlastností tokových profilů a dynamiky toku (proudových polí), je principálně možný na jednotném základě vycházejícím z ideální sypké hmoty. Dominantní pro průběh sledovaných veličin je funkce F(φ) = f.k, která vyjadřuje míru disipační práce a může se považovat jako měřítko míry mechanické účinnosti toku. Tento součin je dán vlastnostmi materiálu, které vyjadřují stav hmoty, a tím předurčují jak průběh tlaků, tak velikost proudových polí a hodnotu vlastní frekvence toku. 16

17 3.3. Doprava sypkých hmot Dopravou sypkých hmot se z obecného hlediska rozumí přemísťování kvanta sypké hmoty z místa uložení či mezi-uložení do místa určení. Tato přeprava může být charakterově pouze přepravou funkční, odpovídá hlavní činnosti dopravního zařízení, nebo dopravou pomocnou, kdy funkční přeprava (doprava) materiálu probíhá mezi operacemi, tj. plní funkci dopravního mezičlánku (mezioperační doprava). Základní požadavek pro dopravu sypké hmoty je ten, aby existovala samotná technologická možnost přesunu sypké hmoty, daná především fyzikálně-mechanickými vlastnostmi hmoty. Tento charakter významně ovlivňuje volbu dopravního zařízení. Na technologii dopravy jsou kladeny různé nároky: a) množství přepravované hmoty (výkonnost dopravního zařízení) b) fyzikálně-mechanické vlastnosti přepravované hmoty (prašnost, lepivost, působení abrazivních částic atd.) c) volba optimální způsoby dopravy, životnost apod Rozdělení dopravy 1. Podle směru dopravy a) horizontální doprava b) vertikální doprava c) šikmá doprava, kombinace 2. Podle principu dopravy a) spádová doprava (stacionární doprava) b) mechanická doprava (pohyb hmoty je primárně způsoben působením třecích sil) c) pneumatická doprava, kombinovaná doprava. 3. Podle technologie dopravy a) Pásový dopravník b) Hrabičkový dopravník c) Profilový dopravník d) Korečkový dopravník e) Šnekový dopravník f) Pneumatický dopravník 17

18 Spádová dopravní zařízení Spádová dopravní zařízení jsou jednoduchá zařízení, která se uplatňují především ve stacionárních soustavách s vertikálním uspořádání technologických článků na kratší vzdálenosti, zejména ve skladovém hospodářství. Zajišťují přemísťování sypkých, zrnitých, kusových a tekutých materiálů účinkem gravitační síly v rovinách mírně nakloněných, šikmých a především svislých. Při jejich provozu je nezbytné zabezpečit, aby se na jedné straně neucpávala vpádová část zařízení a na druhé nebyl materiál poškozen. S tohoto důvodu musí být dodržen jejich optimální sklon který je vymezen maximální a minimální hodnotou. Maximální sklon je dán úhlem βmin, tento úhel závisí na druhu pohybu materiálu. Schéma spádového dopravního zařízení a sil působících při dopravě na částice materiálu. V případech kdy se materiál pohybuje na spádovém zařízení bez vnitřního tření částic mezi sebou, platí, že γ < βmin < γ0 Pokud se materiál pohybuje za současného vnitřního tření částic mezi sebou, platí že: Bmin < γ0 βmin = γ Maximálně přípustný sklon Max je limitován maximálně možnou rychlostí na konci spádového zařízení, aby nedocházelo k poškozování dopravovaného materiálu (zejména zrnin, luštěnin apod.), nesmí tato konečná rychlost v být větší než 2 m/s. Její skutečnou velikost lze odvodit z rovnice sil, působících na částečku materiálu, pohybující se po nakloněné rovině. 18

19 Rychlost na konci spádového zařízení: v = 2g. L(sin β f β + v 1.cos ) 2 0 v 0 počáteční rychlost materiálu na spádovém dopravním zařízení (m/s), v krajním případě v 0 = 0 L - délka spádového zařízení (m) H - výška spádového zařízení, dána úhlem sklonu f1 - koeficient tření materiálu o povrch spádového zařízení k ψ = součinitel zaplnění dopravního vedení, velikost závisí na druhu materiálu Výkonnost spádového zařízení: Q = S. v. k ρ /kg/s/ s ψ Spádové dopravní trubky Spádové dopravní trubky jsou vhodné především pro dopravu sypkých materiálů ve svislém nebo šikmém směru. Nejběžněji se používají k dopravě materiálů ze zásobníků a sil, které jsou ve spodní části kuželovité nebo jehlanovitě zúžené, nejméně pod úhlem 60. Spádové trubky na ně navazují buď se čtvercovým nebo kruhovým průřezem. Rychlost materiálu je v nich částečně zpomalována účinkem sil vnitřního tření, takže při dopravě v šikmém směru ji lze určit upraveným vztahem: v = 2g. L(sin β k. f β + v 1.cos ) 2 0 k koeficient, vyjadřující vzájemný vliv vnějších sil a sil vnitřního tření pro čtvercový průřez trubky k = 1,65 pro kruhový průřez trubky k = 1,50 1 Při dopravě ve svislém směru se rychlostní poměry změní v = 2. g. H (m/s) k K uzavírání spádových trubek na jejich konci nebo i mimo jejich konce slouží různé uzávěry, které se buď posouvají (plochá šoupátka), nebo mají kývavý pohyb (segmentová šoupátka). Zpravidla jsou ovládány mechanicky. Velikost síly šoupátka je 19

20 dána tlakem materiálu na desku šoupátka, je závislá na ploše průřezu šoupátka S a na koeficientu tření povrchu šoupátka. Druh šoupátka se volí podle velikosti zatížení tj. podle síly potřebné k ovládání uzávěru. Různým postavením dvou šoupátek ve spádové trubce je možno vytvořit nejjednodušší objemový dávkovač. Šoupátka mezi sebou vytváří ve spádové trubce prostor, jehož objemová náplň daného materiálu je předem známa Spádové dopravní žlaby Spádové dopravní žlaby se nejvíce uplatňují pro dopravu sypkých materiálů v obalech a kusových břemen. Nejčastěji se připojují jako dopravní mezičlánky u stacionárních systémů s vertikálním uspořádáním článků k dopravě materiálů mezi jednotlivými podlažími. Protože v těchto případech se prakticky jedná o svislou dopravu, u nichž by konečná rychlost v přesáhla hodnotu 2 m/s, umisťují se kaskádovitě nebo stáčejí do šroubovice. Spádové dopravní žlaby Kaskádový skluzný žlab je sestaven ze šikmých spádových žlabů zavěšených proti sobě. Při dopravě z jednoho žlabu padá materiál do druhého pod úhlem β, přičemž mění směr přibližně o 90. Úhel sklonu jednotlivých kaskád je při tom volen tak, aby nedošlo k nežádoucímu zrychlení materiálu. Šroubový dopravní žlab (tobogan) je ve své podstatě šroubovice stočená kolem nosného sloupu pod úhlem stoupání α, tento úhel stoupání musí být větší než úhel vnitřního tření materiálu o povrch šroubovice ϕ 1, musí platit: α > ϕ 1 ( ) 20

21 Dosahovaná rychlost pohybu materiálu v, při daném úhlu α 0 : v = sinα g. R f 0 cosα 0. 1 f 1 R poloměr šroubovice šroubového dopravního žlabu (m) α 0 - úhel stoupání šroubovice ( ) f 1 - součinitel tření materiálu o povrch šroubovice K zabezpečení plynulého průchodu materiálu pro šroubovici je nutno stanovit optimální velikost poloměru R. Kromě poloměru nosného sloupu r jej ovlivňují rozměry částic materiálu (délka l a šířka b) a minimální mezera mezi částicemi materiálu a stěnou šroubovice na vnitřní a vnější straně c. V závislosti na těchto rozměrech jej lze vypočítat pomocí výrazu: 2 2 b R = (1 + c + r) Pohyblivé dopravní žlaby Pohyblivé dopravní žlaby jsou zvláštním typem dopravních žlabů s mírným sklonem, kterým je udělován kmitavý pohyb. Sinusová složka tíhové síly materiálu působí tedy u nich při dopravě jen minimálně, naopak převládá účinek setrvačných sil, vyvolaných zrychlením dopravního žlabu a předaných materiálu pomocí tření. Oběma společně působícími účinky se tak dosahuje i dopravy materiálu na delší vzdálenosti. Proto se zařazují jen do stacionárních systémů s horizontálním uspořádáním článků. Aby se dosáhlo požadovaného pohybu materiálu a tím i dostatečné výkonnosti, je nutno u nich volit správný počet frekvencí dopravního žlabu a to v souladu s jeho amplitudou kmitu. V praxi se z toho uplatňují tři základní typy dopravních žlabů: 1. posuvné žlaby 2. třasadla 3. vibrační dopravníky 21

22 Posuvné dopravní žlaby Posuvné dopravní žlaby jsou založeny na základu jen posuvně a konají přímočarý vratný pohyb ve směru osy dopravního žlabu. Počet frekvencí je u nich minimální (n<1 s 1 ) a amplituda kmitu naopak maximální (více jak 100mm). Schéma posuvného žlabu Žlab je poháněn klikovým mechanismem, který mu udílí přímočarý nesinusový kmitavý pohyb o rychlosti v a zrychlení a. Z počátku tohoto pohybu částice materiálu o tíhové síle G = m.g spočívají volně na dně dopravního žlabu. Do pohybů je uvede třecí síla na styčné ploše, její maximální velikost bude činit = = G. f1 m. g. f1 /N/ F t = kde f 1 je součinitel tření mezi dopravovaným materiálem a styčnou plochou žlabu. Třecí hnací síla musí být v rovnováze s dynamickou silou částic materiálu m. a m = m. g. f Zrychlení materiálu na dopravním žlabu a m = g. f1 1 Dopravní žlab nekoná sinusový pohyb, bude mít jeho rychlost i zrychlení a určitý časový průběh. Graf časového průběhu rychlosti a zrychlení posuvného dopravního žlabu. 22

23 Z grafu vyplývá, že pokud zrychlení dopravního žlabu g. f 1 bude větší nebo rovno hodnotě zrychlení a, bude se materiál pohybovat společně s dopravním žlabem, (rychlost materiálu bude rovna rychlosti žlabu, místo od bodu 0 až do bodu A, dále od bodu D až do bodu E) Pokud zrychlení dopravního žlabu bude větší než g. f 1, dojde ke klouzání a částice materiálu se budou pohybovat zrychlením a m = g. f1 (stav mezi body A D). V celém časovém průběhu bude tedy dosaženo střední rychlosti v s, která bude dána součinem l (amplituda kmitavého pohybu posuvného žlabu) a frekvencí klikového mechanismu. v s = l. n Za předpokladu vytvořeného konstantního průřezu vrstvy materiálu o hodnotě S bude při této střední rychlosti v s dosaženo výkonnosti posuvného žlabu:. s Q = S v.ϕ /kg/s/ Z této rovnice lze pro požadovanou synchronizaci stacionární soupravy odvodit potřebné rozměry žlabu Dopravní třasadla Dopravní třasadla mají žlab uložen na vzpěrných ramenech, které jsou vetknutě uložena jak na žlabu, tak na základu. Počet frekvencí se u nich pohybuje v rozmezí 2 až 10 s 1 při amplitudě kmitu mm. Schéma dopravního třasadla s hnacím klikovým mechanismem. (1-dopravní žlab, 2-vzpěrná ramena, 3-klikové ústrojí) 23

24 Žlab je poháněn klikovým mechanizmem, jehož osa je kolmá ke směru vzpěrných ramen. Protože ramena jsou postavena od svislice šikmo pod úhlem β = 20, má kmitavý pohyb žlabu nejen složku vodorovnou, ale i svislou. Svislá složka zrychlení kmitavého pohybu je funkcí úhlu pootočení a dynamická síla, kterou složka zrychlení vyvolává, mění velikost normální (kolmé) reakce Fn materiálu na žlab a tím umožňuje pohyb materiálu ve žlabu. Za předpokladu ryze harmonického pohybu žlabu lze velikost normální (kolmé) reakce Fn, kterou působí částice materiálu na žlab určit ze vztahu: Fn = m. g + m. azy = m.( g + azy ) veličina a zy (m.s 2 ) představuje svislou složku zrychlení dopravního žlabu, její velikost je dána derivací rychlosti dopravního žlabu vzy podle času t. Aby mohlo třásadlo správně pracovat je třeba splnit podmínku, reakce Fn musí mít vždy kladnou hodnotu, v opačném případě by materiál na dopravním žlabu nadskakoval a z dopravního třasadla by se stalo třásadlo třídící. Maximální přípustná frekvence otáčení n = max 1 g 2π r. sin β Při těchto otáčkách je dosahováno výkonnosti dopravního třasadla, jejíž velikost je dána stejným vztahem jako u posuvných žlabů Vibrační dopravníky Vibrační dopravníky mají dopravní žlab zavěšen nebo podepřen na pružinovém závěsu. Do kmitavého pohybu jsou uváděny budičem kmitů. Vyznačují se vysokým počtem frekvencí (v rozmezí s 1 ) a minimální amplitudou kmitů (0,05 10mm), takže dosahují zvýšenou průměrnou rychlost v s. Jsou vhodné pro dopravu materiálů na kratší vzdálenosti (asi do 20m) s přípustným sklonem dopravního žlabu ±20 od vodorovné roviny. Umožňují tedy i dopravu materiálu směrem nahoru. Vertikální složka zrychlení žlabu a zy přesahuje u nich totiž tíhové zrychlení, takže částice materiálu jsou vrhány vpřed a opisují vrhové paraboly. 24

25 Schéma vibračního dopravníku s budičem kmitů Aby došlo k požadovanému mikrovrhu částic materiálu, musí být kmitavý pohyb dopravního žlabu ryze harmonické povahy. Při sklonu pod úhlem β ve směru l se jeho dráha o velikosti = r( 1 cosω. t) (m) rozloží obdobně jako u dopravních třásadel l z na dvě složky vodorovnou xz a svislou x z y z, jejichž hodnoty odpovídají: = r. cos β.(1 cosω. t) /m/ y z = r. sin β.(1 cosω. t) /m/ Na těchto drahách bude kmitavý pohyb uskutečňován určitými složkovými rychlostmi vzx a v zy při určitých složkových zrychleních azx a a zy. Jejich velikost se určí první nebo druhou derivací dráhových složek x z a y z podle času t. Na vznik požadovaného mikrovrhu částic materiálu bude mít při tom rozhodující vliv časový průběh svislých složek, svislá složka rychlosti v zy a svislá složka zrychlení a zy. Graf průběhu svislých složek rychlosti v zy a zrychlení a zy vibračního dopravníku 25

26 Z uvedeného grafu je zřejmé, že materiál se bude z počátku pohybovat synchronně s dopravním žlabem a to tak dlouho, dokud vertikální zrychlení a zy nepřekročí záporné tíhové zrychlení g, což nastane v době t 0. Pak se částice materiálu odpoutá od žlabu a nastane požadovaný mikrovah. Předpokládá se však, že v uvedeném čase t 0 má částice materiálu vektor rychlosti totožný shodný se žlabem. Ukončení mikrovrhu částic materiálu nastane v okamžiku opětovného dopadu materiálu na žlab a to za čas t d Při daných kinematických poměrech je dosahováno určité střední rychlosti materiálu v s. Protože ji kromě úhlu sklonu β ovlivňuje především počet frekvencí, je vhodné ji zjišťovat z nomogramu. Pro dané rozmezí počtu frekvencí n ( s 1 ) činí prakticky tato rychlost 0,125 0,6 m.s 1. Obdobně jako u pohyblivých žlabů je tato střední rychlost rozhodujícím parametrem pro stanovení dosahované výkonnosti Q /kg.s 1 / Vibrační dopravník Pásové dopravníky Pásové dopravníky jsou určeny k přemísťování materiálů sypkých, zrnitých a drobovitých ve stavu suchém, vlhčeném až kašovitém a to v rovině vodorovné nebo pod mírným úhlem. Proto se s výhodou používají u všech stacionárních systémů 26

27 s horizontálním uspořádáním článků. Jejich největší přípustný sklon je dán součinitelem tření mezi materiálem a dopravním pásem, který se pohybuje v rozmezí Obecně ho lze stanovit vztahem: β = 10 max ϕ 1 Vyznačují se příznivými provozně-technickými vlastnostmi, které plynou s velké provozní rychlosti dopravního pásu (v = 1,0 3,5 m.s 1 ). Tato rychlost zaručuje při dané dopravní výkonnosti malé měrné zatížení pásu. Rovněž spotřeba energie na pohon, vztažená na jednotkové dopravní množství materiálu, je menší než u ostatních mechanických dopravníků. Základním funkčním prvkem pásových dopravníků je dopravní pás, který je nejen nosným, ale i tažným elementem. Tomuto pásu je udělován pohyb hnacím bubnem s hnacím ústrojím. Na protilehlém konci je napínán napínacím bubnem. Prostřednictvím válečkové stolice s podpěrnými a nosnými válečky je celá konstrukce uložená v rámu dopravníku. Dopravní pás je nekončitý, zpravidla pryžový. Jeho konstrukční tloušťka h přímo závisí na počtu textilních vložek, zvulkanizovaných do pryžového pojidla. Nosná větev dopravního pásu vymezuje svojí konstrukční šířkou B průřez vrstvy materiálu. Ke zvětšení průřezu je možno ji formovat dvěma nebo třemi válečky v horní stolici, takže kromě rovného ložného profilu pásu lze patřičným sklonem nosných válečků získat i korýtkový profil. Schéma ložných profilů (a-rovný, b-korýtkový) 27

28 U rovného dopravního pásu, který je uložen na vodorovném nosném válečku je průřez ložné plochy materiálu vymezen parabolou s velikostí: 1 S = 2 b. h = b 2. tgϕ /m²/ 3 6 b- šířka materiálu, uloženého na dopravním pásu /m/ dosahuje cca 0,8 0,85 šířky pásu B h výška vrstvy materiálu na dopravním pásu /m/ φ- sypný úhel materiálu, daný úhlem vnitřního tření / / U korýtkového dopravního pásu uloženého na dvou nebo třech nosných válečcích se celkový průřez ložné plochy materiálu skládá ze dvou dílčích ploch S1 a S2. Horní plocha S1 je opět vymezena parabolou 1 2 S = 1 b1. tgα 6 /m²/ Plochu S2 je možno považovat za plochu lichoběžníku. Při konstrukční hodnotě sklonu bočních válečků α = 20º 2 1 0,05. b1 S = /m²/ Z rovnice kontinuity je zřejmé, že průřez ložné plochy materiálu S /m²/ při určité rychlosti pohybu pásu v /m.s 1 / bezprostředně ovlivňuje výkonnost pásových dopravníků Q. Proto je snaha konstruktérů tento průřez, zejména u korýtkových dopravních pásů zvětšovat a to cestou zvyšováním úhlů sklonu bočních válečků až na hodnotu 35º. Hnací a napínací bubny bezprostředně zajišťují pohyb dopravního pásu. Proto je nutné aby svým vhodně voleným průměrem Db zaručovaly správné přilnutí dopravního pásu při maximálně možném úhlu opásání α. Této podmínce vyhovuje průměr bubnu o velikosti násobku koeficientu přilnutí dopravního pásu k bubnu (jeho velikost závisí na ohybových vlastnostech textilních vložek a zpravidla se pohybuje v rozmezí 0,12 0,14) a počtu textilních vložek. Kromě podmínky správného přilnutí je ještě nutné, aby mezi bubny a pásem bylo dosaženo maximálního součinitele tření f1(tg1), potřebného pro přenos třecího pohonu. Z tohoto důvodu nesmí být povrch bubnu víc hladký, a proto se velmi často obkládá pryží, nebo dřevěnými lištami. Hnací buben přenáší převodem do elektromotoru kroutící moment na dopravní pás. Napínací buben zajišťuje dodatečné vypnutí pásu a je proto posuvný ve směru podélné osy dopravníku. Potřebná napínací síla Fz je přitom vyvíjena pružinami, závažím nebo napínacími šrouby. 28

29 Válečková stolice z nosného rámu a v něm valivě uložených válečků. Nosné válečky v horní stolici pracovní větev dopravního pásu, válečky dolní stolice naopak zpětnou větev pásu. Tím zabraňují nežádoucímu průhybu pásu. Jestliže na dopravní větvi činí jejich rozteč lv, pak v místě násypky by měla činit 0,5 lv a na zpětné větvi 2 lv. Schéma dopravního pásu s hnacím a napínacím bubnem a jeho třetího pohonu Při provozu pásových dopravníků je materiál přiváděn na dopravní pás zpravidla násypkou a vytváří na něm souvislou vrstvu, takže dosahovaná výkonnost Q /m³. s 1 / je dána rovnicí kontinuity (Q = S. v). Z pásu může být materiál odváděn dvěma způsoby, a sice na libovolném místě pásu pomocí stíračů nebo přepadem přes koncový buben. Použití jednostranných nebo oboustranných stíračů je méně používáno, neboť v důsledku zvýšených pracovních odporů vyžaduje zvýšenou spotřebu energie. Výhodnější a častější je vyprazdňování materiálů přes okraj dopravního pásu. Využívá se při něm kinetické energie, kterou částicím udílí rychlost dopravního pásu. Částice materiálu po opuštění dopravního pásu odlétají tak na určitou vzdálenost L po parabolické dráze, jejíž parametry lze odvodit ze zákonů mechaniky. Maximální možné délky letu L bude dosaženo při úhlu βmax = π/4, naopak maximální výšky dráhy částic materiálu Hmax bude dosaženo βmax = π/2. Uvedenými technicko-provozními parametry patří pásové dopravníky mezi nejvýhodnější typy dopravních zařízení. 29

30 Jednoduchý pásový dopravník Vakové dopravníky Ve všech oblastech manipulace a dopravy sypkých materiálů se zpřísňují požadavky týkající se ochrany životního prostředí a hygieny práce. Nové emisní normy výrazně snižují přípustné množství pevných částic v ovzduší, což vede k vývoji nových principů kontinuální dopravy. U nových dopravních systémů je nutné zajistit nehlučný a neprašný provoz a vysoký stupeň provozní spolehlivosti spojený s dlouhou životností. Jedním s poměrně nových systémů pro přípravu směsy sypkých materiálů v uzavřeném prostředí jsou tzv. vakové dopravníky. Vakový dopravník je dopravník speciální konstrukce. Speciální pryžový pás je opatřen na okraji klíny a je svinut do vaku. Materiál je dopravován po celé délce v uzavřeném prostoru. Systém vakového dopravníku umožňuje nakládání materiálu v kterémkoliv místě trasy. Vyprazdňování se děje na výsypném bubnu, kde dochází k rozbalení pásu nebo je možné případný odběr materiálu provádět speciálním vyprazdňovacím šnekem. Vratná větev je rovněž uzavřena a nedochází tady k znečišťování prostoru pod dopravníkem zbytky přepravovaného materiálu. Pohon dopravníku je zajištěn soustavou parciálních pohonů rozmístěných na trati. Hnací síla je přenášena na pás zpravidla pomocí třecích kladek. Systém parciálních pohonů je lepší z hlediska lepšího rozložení tahových sil v pásu, čímž se snižují nároky na pevnost pásu v tahu a může být použito menšího počtu nosných vložek v pásu. 30

31 Popis jednotlivých hlavních částí vakového dopravníku: 1. Násypná stanice je speciální konstrukce štěrbinového tvaru, pro snížení tření je styčná plocha mezi násypnou stanicí a pryžovým pásem vyložena polyuretanovými deskami. Celá konstrukce je v prachotěsném provedení. 2. Výsypná stanice je ocelové konstrukce, výsypný buben není poháněný a je maximálně odlehčen. Ve výsypné stanici dochází k rozbalení pryžového pásu a k vysypávání materiálu. Proti úniku prachu je stanice opatřena pryžovým těsněním a zkrápěním přesypu. Pro usměrnění toku materiálu (vysoká dopravní rychlost) je ve stanici umístěn nastavitelný štít s výměnnými otěrovými deskami. 3. Napínací stanice skládá se z vratného bubnu uloženého na vozíku a napínací věže. Vozík je napínán pomocí lan a kladek závažím v napínací věži. Pojezd vozíku eliminuje pružné deformace pryžového pásu (hlavně ve fázi rozjezdu dopravníku) 4. Trať dopravníku je vyrobena zpravidla s válcovaných profilů. Na trati jsou umístěny nosné válečky o daném průměru a s danou roztečí. Přítlačné kladky slouží k seřízení přítlačného pásu. Na trati jsou dále umístěny poháněcí jednotky. 5. Poháněcí jednotky každou jednotku tvoří dva pohony. Pohon tvoří převodovka s přírubovým motorem a poháněcí kladka, ve které je nalisována volnoběžka, jež zajišťuje plynulý chod dopravníku při poruše pohonu. V šikmé části jsou použity brzdové elektromotory. Pro zajištění přenosu třecí síly na pryžový pás je hnací kladka opatřena vrstvou polyuretanu. 6. Pryžový pás je to speciální konstrukce. Na okrajích bývá nalepen nosný klín. Porovnáme-li vakový dopravník s klasickým dopravníkem vyplynou následující výhody: Materiál je dopravován v celé délce v uzavřeném prostoru. (platí pro značné přenosové vzdálenosti). Po zprovoznění vysoce poklesne prašnost, především v uzlech a dopravníkových mostech. V pryžovém pásu nevznikají velké tahové síly a pás je tedy lehčí tudíž energeticky méně náročný. Ve vakovém dopravníku je možno realizovat oblouky jak ve vertikálním tak i horizontálním směru, lze realizovat i složité dopravní trasy bez nutnosti přesypů. Dopravní rychlost může dosahovat až 10 m/s. Pro dopravníky s vyšší rychlostí tj. nad 4 m/s, jsou kladeny vysoké požadavky na kvalitu výroby, bezpečnostních prvků, seřízení funkčního mechanismu a řízení provozu. Pro vyšší rychlosti dopravníků je výhodné, zvláště při rozjezdu, použít frekvenční měnič. 31

32 Mezi nevýhody vakového dopravníku patří: vysoká finanční náročnost, která je dána konstrukční náročností a složitostí elektrického vybavení (velký počet pohonů, čidla apod.). V porovnání s klasickým dopravníkem je daleko vyšší požadavek na přesnost provedení vulkanizového spoje pásu, je zde vysoká citlivost na přetížení pásu z důvodu pěchování materiálu. Vzhledem k rozsáhlým možnostem použití a ke stále se zpřísňujícím ekologickým požadavkům je použití tohoto dopravníku velice atraktivní Hrabičkové dopravníky Krabičkové dopravníky jsou vhodné k přemísťování materiálů objemných a drobovitých v rovině vodorovné až šikmé s maximálním úhlem zdvihu 45º. Jejich předností je jednoduchá konstrukce a možnost vykládání materiálů na libovolném místě dopravního žlabu pomocí otvorů, uzavíratelných šoupátky. Mezi nevýhody tohoto způsobu dopravy patří především velká energetická náročnost a značné poškozování dopravovaného materiálu roztíráním. Tyto vlastnosti vycházejí z odlišného principu, neboť na rozdíl od pásových dopravníků materiál neunášejí, ale hrnou hrnoucími nástroji (hrabičkami) v nepohyblivém dopravním žlabu. Základním funkčním prvkem krabičkových dopravníků je tažný element, sestávající se z dvou řetězů, k jehož článkům jsou v určité rozteči připevněny hrabičky. Tento konstrukční celek, poháněný řetězovým kolem a napínaný napínacím kolem se pohybuje v dopravním žlabu. Tažné řetězy jsou obdobně jako u pásových dopravníků nekončité, mají tedy tažnou a vratnou větev. Tažná větev je vedena ve dně dopravního žlabu buď se smykovým, nebo kladkovým vedením. U smykového vedení se řetězy s hrabičkami smýkají po dně dopravního žlabu nebo po speciální liště. U kladkového provedení jsou řetězy připevněny ke kladkám pojíždějících po kolejnicích, umístěných po stranách žlabu. Zpětná větev je vedena vždy pod dopravním žlabem. Nejčastěji jsou používány řetězy Gallovy, Ewartovy či článkové s rozebíratelnými pásnicemi. Hnací ústrojí (hrabičky) jsou k tažným řetězům připevněny pomocí speciálních článků. K dopravě materiálů drobovitých nebo materiálů s větší měrnou (objemovou) hmotností jsou obvykle ocelové. 32

33 Řetězová kola zajišťují posuv tažného elementu s hrabičkami. Hnací řetězové kolo je poháněno přes řetězový převod elektromotorem tak, aby optimální rychlost posuvu tažného elementu činila 0,3 0,5 m.s 1. Napínací kolo napíná řetěz, aby nedocházelo k nežádoucím odporům třením při smýkání v dopravním žlabu. Dopravní proces krabičkových dopravníků nelze považovat za ryze kontinuální, ale naopak za přerušovaný, neboť rozteč hrabiček neumožňuje vytvoření souvislé vrstvy materiálu. Velikost rozteče musí být větší než hodnota l 2 ( l h < l 2 ) a v závislosti na šířce hrabiček by měla činit: l = (3 6)b 2 Dosahovaná výkonnost krabičkového dopravníku bude: v Q = m. /s 1 h l h mh - hmotnostní množství materiálu, hrnuté jednou krabičkou /kg/ v - rychlost posuvu tažného elementu, jejíž optimální velikost činí 0,3 0,5 m.s 1, v krajních případech až 10 m.s 1. l 2 - rozteč hrabiček /m/ / Profilové dopravníky (redlery) Profilové dopravníky jsou prakticky krabičkové dopravníky, upravené pro dopravu sypkých materiálů, jako například obilí, šrotu, krmných směsí apod. Mohou dopravovat materiál v rovině vodorovné, šikmé a svislé, mohou být dokonce i lomené. Dopravuje-li se jimi materiál ze směru vodorovného do svislého, nazývají se L-redlery, naopak pokud dopravují materiál ze směru svislého do vodorovného, nazývají se Z-redlery. Uplatňují se především jako dopravníky k plnění skladovacích prostorů a dále jako plnící dopravníky ve stacionárních krmných systémech na suchá krmiva. Jejich výhodou je, že ve srovnání s ostatními dopravníky při stejné výkonnosti nejmenší průřez a jsou jediným plynule dopravujícím zařízením ve svislém směru. Navíc lze u nich počítat s rovnoměrnou dopravou i bez použití podavačů, na příklad při přímém 33

34 odběru materiálu ze zásobníku. Jejich nevýhodou je, že se nehodí pro dopravu vlhkých a abrazivních materiálů. Hlavními funkčními ústrojími profilových dopravníků jsou dopravní žlab a v něm se pohybující řetěz s unášeči. (viz obr. 31) Schéma vodorovného profilového dopravníku Dopravní žlab je složen z několika sekcí o maximální délce 3000 mm. U vodorovných redlerů má dno, postranice a víko. Dno je sešroubováno s postranicemi pevně, víko je naopak uloženo na postranicích volně a zamezuje prášení. K vyprazdňování materiálu na libovolném místě může být opatřeno jedním nebo několika otvory se šoupátkovými uzávěry. U svislých redlerů je dopravní žlab upraven na šachtu. Dopravní řetěz je sestaven s nekončitého okruhu z jednotlivých speciálních článků, kloubově navzájem spojených, v určité vzdálenosti (rozteč mm) jsou ke článkům navařeny unášeče. Pracovní pásmo s unášeči se smýká po dně žlabu, zpětné pásmo je vedeno v horní části po úhelnících, připevněných uvnitř bočnice žlabu. Rychlost posuvu je menší než u klasických krabičkových dopravníků a pohybuje se v rozmezí 0,006 0,14 m.s 1. Pro práci redlerů je charakteristické, že výška vrstvy hrnutého materiálu h 2 je několikrát větší než výška řetězu h 1. U svislých redlerů je pohyb materiálu šachtou směrem nahoru podmíněn požadavkem, aby sypký materiál nepropadal mezerami mezi unášeči, ale naopak byl unášen řetězem vzhůru. Výkonnost obou typů redlerů se vyjádří s rovnice kontinuity. Q = S. v. k.ρ /kg.s 1 ψ S - celkový průřez dopravního žlabu nebo šachty redleru /m²/ v - rychlost pohybu materiálu /m.s 1 / kψ - součinitel zaplnění průřezu dopravního žlabu nebo šachty redleru (0,75 0,8) ρ - měrná hmotnost dopravovaného materiálu /kg.m 3 / / 34

35 Trubkový řetězový dopravník Začlenění trubkového řetězového dopravníku: Trubkový řetězový dopravník (dále jen dopravník) svým provedením náleží mezi dopravníky pro dopravu materiálu ze žlabovitého prostoru s tažným zařízením. Svým charakterem se blíží redlerovým dopravníkům lomeným. Dopravník má ve svém principu zcela jednoduché dopravní zařízení. Mezi poháněcí a vratnou stanicí obíhá řetěz s unášecími kotouči, jehož vratná větev je vedena v potrubí. Vhodnou volbou materiálu, těsnění unášecího kotouče a dopravního potrubí je možné navrhnout dopravník pro dopravu nejrůznějších materiálů. Splňuje náročné požadavky na vlastnosti dopravníku, např. plynotěsná provedení pro přetlak do 0,5 baru až po tlakové provedení (5 barů i více), nebo pro přepravu materiálu s teplotou i přes 600 C. Při těchto teplotách musí být dopravník vybaven kompenzátorem tepelné roztažnosti. Přednosti koncepce, kdy doprava probíhá v uzavřeném prostoru, tj. dopravním potrubí, doplněné o dokonalé propracování všech dílů dopravníku, jak po stránce konstrukční, tak po stránce materiálové předurčují tento dopravník pro širokou oblast využití. Zvláště při řešení složitých problémů podřídit dopravní trasu stávající situaci. Uplatní se zde minimální prostorové nároky a výše popsané vlastnosti dopravníku, ale především možnost provést zakřivení trasy ve všech směrech. Dopravníky jsou vyráběny v široké škále výkonů, od zcela malých průměrů do 100 mm a dopravního výkonu 0,5 m³/hod. až do průměru 250 mm a odpovídajícímu výkonu 110 m³/hod (je avizován dopravník o průměru 300 mm) Dopravní výkon přitom závisí na rychlosti unášecího řetězu, která nebývá vyšší než 0,6 m/s. Z hlediska životnosti a spolehlivosti dopravníku je vhodnější použít nižších dopravních rychlostí a rovněž volit trasu s minimálním počtem oblouků. Délka dopravníku bývá do 60 m při vodorovné dopravě a 30 m při svislé dopravě. Poháněcí stanice se skládá z elektromotoru, převodovky a řetězového kola, které jsou umístěny v hermeticky uzavřeném krytu, kam ústí obě větve dopravníku. Ve spodní části je kryt opatřen výsypným otvorem s přírubou. Vratná stanice je řešena obdobně, pouze místo pohonu je řetězové kolo opatřeno napínacím zařízením. 35

36 Dopravníky pracující pouze ve svislém směru jsou napínány buď posunem motoru, nebo jsou bez napínání, přenos síly z řetězového kola na řetěz je zajištěn vlastní hmotností tohoto řetězu. Významnou část dopravníku tvoří jeho řídící systém. Tento systém zajišťuje optimalizaci rychlosti chodu dopravníku v závislosti na jeho vytížení. Čidlo objemového vytížení snímá okamžitou spotřebu dopravního výkonu a řídící systém na základě těchto údajů volí optimální dopravní rychlost. V praxi to znamená prodloužení životnosti dopravníku, protože pracuje v optimálním režimu s minimálními dopravními rychlostmi a s ní vyplývající energetické náročnosti. Oblast použití: Dopravníky je možno dopravovat většinu materiálů od prachových částic a tekutých kalů až po kusový materiál se zrnitostí cca 90 mm. Koncepční uspořádání dopravníku, jeho těsnost a doprava v navzájem oddělených komůrkách jej přímo předurčuje pro některé oblasti dopravy, jako je doprava problematických sypkých hmot tj. doprava prachů a hořlavých materiálů. Způsob dopravy je relativně šetrný, při dopravě materiálu dochází ke tření mezi materiálem a vnitřní stěnou dopravního potrubí. Vzhledem k malým dopravím rychlostem je deformace dopravovaného zrna malá Korečkové dopravníky Korečkové dopravníky jsou určeny k dopravě sypkých, zrnitých a kusových materiálů ve směru svislém nebo šikmém s minimálním úhlem zdvihu β = 60º. K jejich přednostem patří způsobilost dopravy do značných výšek (až 60 metrů) a značný rozsah výkonnosti (Q = 0,02-0,35 m 3.s 1 ) při poměrně malých průřezových rozměrech. Mezi nedostatky patří značná konstrukční složitost a náchylnost k přetížení, což vyžaduje jejich rovnoměrné plnění materiálem. Po konstrukční stránce sestává korečkový dopravník ze dvou hlavních funkčních skupin dopravního ústrojí, vloženého do dopravního pláště 36

37 Schéma korečkového dopravníku (1-hlava dopravního pláště, 2-šachta, 3-pata dopravního pláště, 4-dopravní pás nebo řetěz, 5-koreček) Dopravní ústrojí tvoří nekončitý vlečný prostředek, kterým je buď pás nebo jeden až dva řetězy. Na tomto vlečném prostředku jsou v určité rozteči připevněny korečky. Dopravní pás je pryžový nebo kožený o maximální šířce 300 mm. Používá se u rychloběžných korečkových dopravníků při dopravě sypkých a zrnitých materiálů. V horní a spodní části je veden přes bubny, z nichž je jeden hnací a druhý napínací. Korečky mohou mít různý tvar, pro sypké materiály jsou vhodnější hluboké korečky v opačném případě korečky mělké. Pro správnou funkci dopravního ústrojí korečkových elevátorů jsou rozhodující dva základní technické parametry rychlost a rozteč korečků. Rychlost dopravního ústrojí rozhoduje při konstrukčně daném poloměru otáčení o způsobu vyprazdňování materiálu z korečků, které může být odstředivé nebo gravitační. Charakter pohybu korečkových dopravníků je pohyb cyklický, sestává se z plnění korečků nasypáváním nebo nahrabáváním materiálu, dopravou materiálu na určitou zdvihovou výšku a jeho vysypáváním. v Q = Vk. kψ. ρ. /kg.s 1 l / Vk - kψ - geometrický objem korečku /m³/ součinitel zaplnění korečků materiálem, který má zpravidla hodnotu: k ψ = 0,75 0,95 u hlubokých korečků 37