Гидравлический транспорт
Гидравлический транспорт это специальные устройства, предназначенные для осуществления перемещения всей линейки порошкообразных грузов, или грузов состоящих из небольших частей потоком жидкости, чаще всего в воде, по специально установленным траекториям, трубам, или лоткам.
Достаточно часто гидравлический транспорт используют в качестве обеспечительного устройства гидромеханизации горных работ во время осуществления добычи сырья на карьерах. Большое распространение гидравлический транспорт получил на предприятиях по производству цемента. Это транспортирующее груз оборудование применяется в качестве элемента для перемещения цементного сырья при отведении данного сырья с установок, монтируемых в максимальной близости от карьера.
Жидкость вместе с грузом, находящимся в ней называется гидравлической смесью. Второе название рабочей жидкости является пульпа. Консистенция смеси находящейся в процессе перемещения характеризуется отношением двух показателей по отношению друг другу, в частности отношением твердой составляющей в рабочей смеси к жидкой составляющей.
Все гидравлические смеси, в которых содержание твёрдых составляющих в жидкости превышает пятьдесят процентов по отношению к жидкой составляющей, называются шламами. В случае, когда осуществляется проведение расчётов перемещения сыпучих грузов с помощью гидравлического транспорта, пользуются основной из величин называемой концентрацией в объёмном выражении или в массовом выражении.
Гидравлический транспорт может быть смонтирован в двух исполнениях. К первому исполнению относится перемещение различных сыпучих грузов в рабочей жидкости посредством желобов самотечным способом, а ко второму относится гидравлический транспорт, в котором перемещение грузов производится внутри специальных труб под напором.
Второй тип гидравлического транспорта в свою очередь можно разделить на два основных типа. К первому типу относятся пульповые насосы, а ко второму питатели. В общем виде общую гидравлическую транспортную установку с применением пульпового насоса можно описать следующим образом. Транспортируемые груз, предназначенный для дальнейшего перемещения вдоль трассы, подводится к гидравлическому транспорту посредством ленточного конвейера. С ленточного конвейера сыпучий груз перемещается в специальные резервуары, наполненные водой.
В этих резервуарах груз посредством специальной мешалки перемешивается с рабочей жидкостью и в результате этого перемешивания образуется пульпа. По завершению процесса перемешивания полученная пульпа посредством пульпового насоса перемещается специальный гидравлический провод, предназначенный для пульпы на грохот. В процессе этой операции перемещаемый груз сепарируется от воды и вдоль специально установленных под наклоном решёток транспортируется в сторону приёмного бункера. Вода, полученная в результате сепарирования груза от жидкости, перемещается специальную воронку и далее отводится в накопительный резервуар, откуда с помощью специального насоса транспортируется в последующий резервуар для осуществления последующего перемешивания со следующей порции груза, образовывая пульпу.
К основным преимуществам использования пульпового насоса является максимальная простота конструкции и как следствие возможность проведения быстрой проверки на дефекты и ремонта оборудования. К недостаткам применения пульпового насоса можно отнести максимально большой износ всех соприкасающихся в процессе перемешивания и транспортировки с грузом поверхностей трассы в силу воздействия перемещаемых абразивных частей груза.
При подаче груза из бункера в гидравлические транспортные установки насос перемещает в специальный трубопровод из установленного резервуара воду. Через этот же трубопровод осуществляется передача насыпного груза из установленного бункера, который оснащается питателем. Части перемещаемого груза пересыпают в общий поток жидкости и подхватываются им с дальнейшим перемещением вдоль трассы пульпы по проводу.
Гидравлические питатели изготавливаются периодического действия, иначе называемого камерного действия, и непрерывного действия. Питатели периодического действия оснащаются шлюзовыми камерами, через которые проходит груз. Эти камеры в свою конструкцию включают в верхней части загрузочное, в нижней части разгрузочное отверстия.
Во время осуществления эксплуатации оборудования бункер постоянно изолирован от трубопровода и вода из трубопровода не попадает во внутреннее пространство. В питателях периодического действия, камерных питателях, не производится непрерывное подведение грузов в трубопровод. Бескамерные питатели могут изготавливаться в винтовом исполнении, или же в поршневом исполнении. Посредством специальных рабочих элементов груз постоянно перемещается в трубопровод. При этом возникающее уплотнение перемещаемого груза в винтовом питателе, так же как и уплотнение в поршневом питателе в максимальной степени снижают риск проникновения воды из трубопроводов в питающий бункер.
При осуществлении производства строительных материалов широко используются установки с пульповыми насосами. Во время осуществления перемещения грузов в турбулентном потоке при применении горизонтального трубопровода все твердые частицы, входящие в гидравлические смеси, способны транспортироваться во взвешенном состоянии. Перемещение производится либо скачкообразно, либо посредством скольжения вдоль дна.
Скорость потока, при котором производится отрыв частицы, называется скоростью отрыва. При осуществлении увеличения скорости потока частицы, находящиеся на дне провода перемещаются скачкообразно. В случае, когда скорость потока существенно увеличивается, максимальное количество частиц груза, транспортируемого потоком, находится во взвешенном состоянии. Осуществлению перехода частиц груза во взвешенное состояние способствует подъёмная сила, возникающая из-за большого градиента скоростей вблизи дна.
Перемещаемые частицы груза при рассмотрении в поперечном сечении трубопровода зависит в первую очередь от средней скорости жидкости, а также от состава и плотности перемещаемых частей груза. В соответствии с дисперсным составом смеси жидкости, с перемещаемым грузом можно разделить на тонкодисперсные и грубодисперсные суспензии, а также на неоднородные дисперсные системы.
Большинство гидравлических смесей являются полидисперсными системами, включающими в свой состав и большие и малые частицы. Существует несколько основных режимов движения потоков гидравлических смесей внутри трубопровода.
К первому режиму относится движение, при котором производится максимально равномерное распределение твёрдых частиц относительно поперечного сечения трубопровода. Такое перемещение возможно при тонкодисперсных видах смесей и максимально больших скоростях перемещения потока. Применение подобного рода движения максимально энергетически затратное.
Второй режим движения включает неравномерное распределение твёрдых частиц относительно поперечного сечения трубопровода. Типичен этот режим перемещения средним скоростям перемещение потока. Перемещение частиц не столь энергетически затратное, как в первом случае.
Существует ещё и третий режим перемещения жидкости, при котором в нижней части происходит отложение частиц с образованием вдоль трассы перемещения неподвижного слоя. Транспортирование грузов при таком режиме становится актуальным для абразивных материалов с целью уменьшения изнашивания стенок трубопроводов. Для исключения засоров время от времени трубопроводы при применении подобного режима промываются чистой водой. Максимальное количество применяемых гидравлических установок используют второй режим перемещения.
Основными преимуществами использования гидравлического транспорта являются максимально высокая производительность, большая длина трассы перемещения грузов с минимизацией возможности перегрузок при использовании сложной трассы, а также отсутствие механического оборудования вдоль трассы перемещения и как следствие простота технического обслуживания.
Также к преимуществам относится возможность совмещения с процессом транспортировки прочих процессов, например гашения и гранулирование шлаков, также возможность сортирование по размеру частиц груза.
Недостатками гидравлического транспорта в первую очередь являются жёсткие ограничения в зависимости от характеристик груза, в частности требования к размерам частей груза. Соответственно, прежде чем перемещать груз с помощью потока необходимо его сначала раздробить. Также недостатком является максимально большое изнашивание всех частей трубопровода, соприкасающихся с перемещаемыми грузами и большой расход энергии вкупе с большой массой рабочей жидкости. Высокий риск замерзания жидкости в зимний период также является недостатком.
