Специальные виды промышленного транспорта (стр. 43 )

Трубопроводы. Для гидротранспортных систем применяют сталь­ные цельнотянутые и сварные трубы с продольным швом до 1 м при толщине стенок 4-18 мм, а также фанерные, асбоцементные (бе­тонные и пластиковые) трубы, рассчитанные на давление до 1 МПа с учетом износа. Магистральные трубопроводы сооружают только из толстостенных стальных труб, рассчитанных на давление до 10 МПа.

Наиболее широкое применение получили трубы из особо прочных сталей с высококачественной сваркой трубопроводов, но в отдельных случаях, например для легкости разборки трубопроводов, их соединяют с помощью фланцев. Помимо фланцев, применяют также различные быстроразъемные соединения, например полумуфты и клинья, обеспе­чивающие плотное стыкование и затяжку резиновых прокладок.

Профиль укладки трубопроводов должен обеспечивать самотечное движение гидросмеси по всей трассе или отдельным участкам. Несоосное стыкование труб не допускается по условиям износа и деградации. Поэтому трассы трубопроводов проектируются с наименьшим числом поворотов. Резкие очертания местности сглаживаются планировкой трас­сы. В верхних точках трассы трубопроводов устанавливают вантузы для выпуска воздуха, а в нижних – задвижку для впуска воды.

Для снижения трудоемкости монтажных работ на магистральных трубопроводах в последние годы увеличили длину звеньев труб до 18 м, при этом, применяют сварку с просвечиванием швов и изменениями их толщины.

Технологические трубопроводы укладывают на опоры, расположен­ные на расстоянии 4-6 м друг от друга, или подвешивают на цепях (растяжках и др.) во избежание искривления прямолинейности трассы.

Высота и конструкция опор определяются характером трассы и местными условиями (наличием материала, производственной базы и т. п.), как правило, их высота не превышает 7 м.

Переходы через препятствия (железные и автомобильные дороги, лощины, овраги и реки) проектируются по специальным нормативам для компенсации температурных изменений, которые могут привести к повреждению трубопровода, применяют сальниковые компенсаторы, состоящие из телескопического соединения двух патрубков и поджимного сальника. Внутренняя труба компенсатора обладает возможностью продольного перемещения, чем и компенсируется температурное изме­нение. Вдоль трассы прокладывают коммуникации для визуального осмотра и ремонта трубопроводов, линий связи и электроснабжения. При большой протяженности трассы для нейтрализации гидравлических ударов устанавливаются воздушные колонны-колпаки.

Загрузочные устройства. Они предназначены для равномерной по­дачи сыпучего материала в напорный трубопровод, по которому движет­ся поток жидкости. Материал, подлежащий транспортированию, сме­шивается с водой в загрузочном устройстве, либо в трубопроводе, в ко­торый он поступает из загрузочного аппарата. Простейшим загрузочным устройством является гидроэлеватор, состоящий из загрузочного бунке­ра, в который подается материал, подлежащий транспортированию, и энжекторного устройства. Загрузка в бункер может быть сухой и в смеси с водой.

Конструктивные схемы гидроэлеваторов различаются в зависимо­сти от области применения. Гидроэлеватор (рисунок 21.4) представляет со­бой водоструйный аппарат, в котором поступающая по трубопроводу 1 от центробежного насоса напорная вода с большой скоростью вылетает из насадки 2. Благодаря большой скорости струи на входе в смесительную камеру 3, соединенную с бункером 4, создается перепад давления – рязряжение между напором струи и столбом воды в бункере, а в случае заполнения бункера воздухом – вакуум, который обеспечивает засасывание твердого материала или гидросмеси. В смесительной камере происходит перемешивание напорного и подсасываемых пото­ков, а в горловине 5, где окончательно формируется гидросмесь, поток имеет максимальную кинетическую энергию. Преобразование этой энергии в потенциальную происходит за счет снижения скорости гидросмеси в диффузоре 6. Недостатком гидроэлеваторов является низкий КПД, составляющий 20-30 %, большой расход воды и небольшой (сравни­тельно с центробежным насосом) напор.

Дальность транспортирования гидроэлеваторами не превышает 300 м. К основным достоинствам гидроэлеваторов относятся: отсут­ствие движущихся частей, простота конструкции и обслуживания, небольшие размеры и масса.

Другой, более совершенной разновидностью загрузочных устройств являются питатели. В конструктивном отношении они весьма разнооб­разны и отличаются по принципу загрузки в питатель и по принципу раз­грузки, т. е. загрузки материала в напорный трубопровод. По способу загрузки все питатели можно разделить на питатели цикличного и непре­рывного действия.

К питателям цикличного действия относятся камерные, ротор­ные, плунжерные и поршневые, а непрерывного действия – шнековые, центробежные и гидродинамические. Из известных отечественных кон­струкций питателей наибольшее применение, особенно на горных пред­приятиях, получили камерные питатели. Загрузочное устройство ра­ботает по определенному циклу использования материала в камере (рисунок 21.5). Материал с транспортного устройства 1 подается в доза­тор 2, который поочередно через загрузочные устройства 3 загружает правую и левую верхнюю камеры 6.

Рисунок 21.3. Нормальные характеристики

Рисунок 21.4. Схема гидроэлеватора

После загрузки верхней камеры закрывается ее крышка 5 и открывается крышка 7 нижней каме­ры, куда и пересыпается материал. Через отверстие в нижней камере материал поступает в струю воды, подаваемую по трубопроводу, и пуль­па поступает в пульпопровод 9. Вода, попадающая в камеры и вытесняе­мая материалом при загрузке, собирается в загрузочной воронке и от­водится через слив 4. Во время подготовки и загрузки верхней правой камеры разгружается левая нижняя камера. Затворы срабатывают автоматически по заданной программе, и при правильной эксплуатации поступление материала происходит почти равномерно. При этом в зависи­мости от производительности установки регулируется объем загружае­мого материала, время цикла и расход воды на вымыв и гидротранспор­тирование материала.

В плунжерном питателе (рисунок 21.6) готовая гидросмесь загружается в бункер 1 и при помощи грунтового насоса низкого давления засасывается в тот карман плунжера 3, который находится под выход­ным отверстием бункера. На дне кармана установлена сетка, задержи­вающая пульпу. Вода и пульпа, прошедшие через сетку, снова подаются в бункер. После заполнения карманов материалом плунжер передвигает­ся, и карман становится напротив отверстия водовода. Вода вымывает пульпу из кармана, плунжер вновь передвигается, и карман снова стано­вится напротив выпускного отверстия бункера. При наличии двух вы­пускных отверстий и двух карманов подача материала в пульпопровод 2 получается достаточно равномерной.

Для интенсификации процесса и равномерности загрузки материала в трубопровод применяют шнековые питатели (рисунок 21.7). Материал с конвейера 2 подается в приемную воронку 3 шнекового питателя. Винт питателя 4 имеет переменный (дифференциальный) шаг, умень­шающийся к концу винта. Скорость материала в патрубке 5, находя­щегося между концом винта и трубопроводом, должна быть больше скорости фильтрации воды через материал.

Рисунок 21.5. Схема камерного питателя

Рисунок 21.6. Схема плунжерного питателя

Вода, поступающая по на­порному водопроводу 6, подхватывает материал, поступающий из пат­рубка, и гидросмесь попадает в трубопровод 1. Для отключения пита­теля и промывки трубопровода устанавливается задвижка 7 и соедини­тельная труба 8. В основном шнековые питатели применяются для пере­мещения материалов. Недостатком их являются высокий удельный рас­ход энергии и интенсивный износ шнека и корпуса, также невысок КПД (20-30 %). Преимуществами питателей по сравнению с землесосами являются: дальность транспортирования без применения перекачных станций (выше в 4-5 раз); крупность транспортируемого материала, лимитирующегося только диаметром трубопровода; легкость регули­рования и поддержания концентрации гидросмеси; уменьшение измель­чения перемещаемого материала и меньший износ оборудования.

Рисунок 21.7. Схема шнекового питателя

Отделители и гидроотвалы. Они в основном применяются для от­деления материала от воды. При ведении горных работ средствами гид­ромеханизации гидроотвалы предназначаются для размещения пород вскрыши, приема гидросмеси, выделения из нее породы, осветления и удаления отработанной воды. Гидроотвал состоит из заранее построен­ных дамб обвалования и широко используется для хранения "хвостов" обогатительных фабрик и при гидрозолоудалении. Для образования гидроотвалов используют естественное понижение местности (болота, долины, русла, ручьи и т. д.), однако при этом должен учитываться со­став сбрасываемой воды, чтобы она не оказывала вредного воздействия на окружающую среду. При необходимости разделения материала по фракционному составу по классам применяют более сложные схемы, на­пример с помощью классификаторов различных типов и гидроцикло­нов. При применении классификаторов (рисунок 21.8) вода и материал по­ступают одновременно, создавая вертикальный поток, имеющий опре­деленную скорость. Все частицы, гидравлическая крупность которых мала, поднимаются в верхнюю часть классификатора и удаляются через верхний слив в отвал или в следующий классификатор для отделения более мелких фракций. Отделяемые более крупные частицы удаляются через нижний патрубок.

Рисунок 21.8. Схема вертикального классификатора

Для ускорения отделения материала от воды, когда не требуется высокая точность разделения, применяются гидроциклоны (рисунок 21.9). Пульпа 1 поступает в цилиндрическую часть гидроциклона 2 и за счет энергии струи получает вращательное движение. Более крупные частицы осаждаются в нижней части конуса 5 и через разгрузочную насадку 6 выливаются наружу по отводному патрубку в виде более густой гидро­смеси. Оставшаяся часть гидросмеси с более мелкими частицами через сливной патрубок 4 собирается в водоприемнике. При засорении на­садки или увеличении подачи гидросмеси излишки ее сливаются по трубе 3.