Устройство винтового конвейера зависит от конструктивных его особенностей. Винтовой конвейер, иначе ещё называемый шнековый конвейер, относится к транспортирующему оборудованию, которое перемещает сыпучие грузы без применения в своей конструкции тягового органа. Винтовые конвейеры находят своё применение практически во всех областях деятельности человека. К основным областям применение винтовых конвейеров относятся сельское хозяйство, складские помещения, хранение и переработка различных сыпучих материалов, таких как цемент, зерно, семечка, комбикорм, удобрение и прочие подобные продукты.
Кроме того, винтовые конвейеры применяются в сфере торговли, а также в местах общественного питания. Широкое распространение винтовой конвейер получил силу неоспоримых достоинств, таких как простота конструкции, доступность ко всем узлам, закрытая трасса перемещения груза, надёжность оборудования. К основным недостаткам винтовых конвейеров можно отнести высокий риск повреждение целостности перемещаемого продукта (это имеет особое значение при повышенных требованиях к целостности груза), повышенная энергоёмкость оборудования. Существует три основных типа шнековых конвейеров.
К первому типу винтовых конвейеров относятся полого наклонные конвейеры, работающие под углом не превышающем 30, и горизонтальные винтовые конвейеры. Ко второму типу винтовых конвейеров относятся вертикальные конвейеры. К третьему типу конвейера винтового относятся транспортирующие трубы. В дальнейшем рассмотрим все три типа винтового конвейера более подробно.
Винтовой конвейер полого наклонный и горизонтальный состоит из нескольких основных элементов. К этим элементам относятся непосредственно сам винт, который состоит из вала с закрепленной на нём спиралью. Этот вал со спиралью, называется винтом, или шнеком. Он располагается на концевых и промежуточных подвесных подшипниках. Подшипниковые узлы стационарно размещаются внутри неподвижного корпуса. Вращение вала передаётся приводом.
Груз, предназначенный для перемещения, загружается во внутреннее пространство конвейера через загрузочный патрубок и транспортируется вдоль желоба посредством проталкивания витками шнека его вдоль желоба. При перемещении груза участвуют несколько основных сил — сила тяжести, сила трения о стенки желоба и толкающая сила витков. Вовлеченному движению вслед за витками шнека груза препятствует сила трения о стенки желоба и сила тяжести. В общем виде перемещение груза подобно неподвижной гайке при вращении винта конвейера.
В зависимости от направления навивки спирали производится перемещение груза вдоль желоба. Существует винты, включающие в свой состав навивки одновременно и правые и левые. В этом случае в зависимости от направления навивки конвейер винтовой может быть собирающий, распределительный, или однонаправленный. На собирательном конвейере применяется винт и правой и левой навивки, работающий таким образом, что при вращении винта, груз подаётся через загрузочное окно, расположенное в крайних точках конвейера, а разгрузка производится в центральной части через разгрузочный патрубок.
Распределяющий винт имеет также две навивки, но при вращении винта груз подаётся в центральную часть и посредством спиралей правой и левой навивки отводится к двум сторонам конвейера, где производится его разгрузка через разгрузочные патрубки. Применение в своём составе одновременно двух направлений навивок спирали характерно только для горизонтальных винтовых конвейеров. Конвейеры винтовые горизонтальные и полого наклонные используются для перемещения грузов в виде пыли, порошка, или мелких кусков. Расстояние перемещения грузов не превышает 30 метров. Угол наклона полого наклонного конвейера составляет не более 30 градусов.
В зависимости от характеристик перемещаемого груза различается конструкция спирали винта. Для грузов хорошо сыпучих со средней влажностью применяется сплошная навивка. Сплошная навивка представляет собой бесконечную ленту, изготовленную в виде спирали и закреплённую без зазора на центральном валу. В случаях, когда, перемещаемый груз обладает высокой влажностью, но при этом не является липким, применяется ленточный тип навивки. В отличие от сплошной навивки, ленточный тип навивки изготавливается в виде спиральной ленты, установленной на центральный вал с небольшим зазором.
Кроме того, материалы, предназначенные для перемещения, зачастую слипаются в небольшие комки. В этом случае применяется особый вид навивки, который кроме перемещения груза вдоль желоба ещё и разбивает возникшие куски на однородную, сыпучую массу. К этим типам навивки относятся лопаточная навивка и фасонная навивка. Лопаточная навивка представляет собой серию небольших лопаток, закреплённых на центральном валу, которые образуют в общем целом спираль шнека.
Навивка может совершаться в несколько заходов. Применение много ходовых навивок требуется в случаях, когда необходимо получить максимально равномерную подачу сыпучего груза, например, в дозаторах. Характеристикой, влияющей на производительность винтового конвейера, является шаг винта. Шагом винта называется расстояние между двумя последовательными витками винта.
Существует конвейеры, в которых применяются одновременно разный шаг навивки. В подавляющем большинстве случаев диаметр винта выбирается из стандартного ряда. Спираль винта изготавливается из листовой стали. Толщина листовой стали варьируется от 2 до 8 мм, в зависимости от условий эксплуатации. Вал шнека в подавляющем большинстве случаев для облегчения общей конструкции применяется в виде полой трубы. Желоба конвейера винтового полого наклонного или горизонтального представляют собой полуцилиндр, рассеченный в осевом направлении.
Верхняя часть полуцилиндра оснащается фланцами, предназначенными для установки крышек, защищающих внутренние пространства перемещение сыпучего груза. Для лучшего уплотнения, фланцы оснащаются специальными уплотняющими элементами, картоном или резиной. Допустимо применение винтовых конвейеров исполнения в желобе без крышек. В этом случае загрузка винтового конвейера возможна вдоль всей трассы перемещения сыпучего груза. Концевые части секций, оснащаются фланцами для соединения их между собой с помощью болтовых соединений.
Для обеспечения надёжной и долговечной работы, подшипники изготавливаются с бронзовыми втулками скольжения на шарикоподшипниках и роликоподшипниках или комбинации подшипников тех и других. Привод горизонтального винтового конвейера может комплектоваться несколькими способами. К основным компоновкам привода относятся мотор-редуктор, электродвигатель плюс ременная, или цепная передача, или электродвигатель плюс редуктор. Ко второму типу винтовых конвейеров относятся вертикальные конвейеры.
Принцип действия вертикального конвейера несколько отличается от горизонтального винтового конвейера. В винтовом вертикальном конвейере перемещение груза основано на воздействии центробежной силы, а также продольного усилия винтовой поверхности. При взаимодействии двух этих усилий, а также при участии силы трения груза о стенки кожуха, перемещаемый груз, проскальзывая по поверхности винта, поднимается вдоль трассы конвейера. Вертикальные винтовые конвейеры изготавливаются с корпусом в виде трубы. Вращение в вертикальном винтовом конвейере значительно превосходит по частоте горизонтальный винтовой конвейер.
Конструктивно винтовой конвейер исполнение в трубе, кроме корпуса ничем более не отличается от конвейера горизонтального. Привод в винтовом вертикальном конвейере может располагаться как в верхней части, так и в нижней. Загрузка вертикального винтового конвейера осуществляется с помощью второго, чаще всего также винтового конвейера, соединённого с вертикальным конвейером через фланцы.
Третий тип винтового конвейера, устройство которого радикально отличается от двух других типов конвейеров винтовых, называется транспортирующие трубы. Транспортирующая труба состоит из несущего элемента, трубы, в подавляющем большинстве круглого сечения, роликов опорных, приводной части, а также разгрузочных и загрузочных устройств. Принцип действия транспортирующие трубы основан на вращении трубы при помощи привода. При этом, труба имеет определённый наклон, требуемый для перемещения груза в сторону.
Далее под действием силы тяжести производится пересыпания перемещаемого груза вдоль трубы в продольном направлении. Поверхность транспортирующей трубы может быть гладкой или иметь перфорацию. Применение перфорации в транспортирующих трубах требуется в случаях, когда перемещаемый груз имеет повышенную влажность. В процессе перемещения через транспортирующую трубу груз разделяется на жидкую и твердую фракцию. Кроме того, транспортирующие трубы применяются для перемещения различных химических элементов при осуществлении сушки, охлаждения, увлажнения или перемешивания перемещаемого груза.
В зависимости от характеристик груза, условий перемещения, условий окружающей среды выбирается требуемый тип конвейерного оборудования.
