!" # !$%& '!"( )"(*!"$$+

,-

./

,0

&1234

!"#$%$

&'()*&+($,-./$01223

*4

! "#

$

% %

& " '

!"#( (

& "

$%#%)* "%

) %

)& " +

),"

)

)& "

)-"

) -)

)& "- %

)."'

) / .)

)& ". )

&'))#& )'

#$ #

()*"#% -#)

%& "-#(

+,##%'$ .0%)

'$ 0%)

'$ . .%'

'$ . %'

-,##.'(12/"'

(!/"3-"2'

(!/"3-"-')

(4 -'#

/,#.'%+" '%

+!"2"""'%

+& """(

+2 ()

+50 //2"(#

+& "2"+

.0*#*##.+

1

Úvod

Manipulace s materiálem, jehož významnou ástí je práv doprava, je neoddlitelnou

souástí prakticky každého technologického procesu. Výrazn ovlivuje kvalitu, ekonomiku i

bezpenost práce ve strojírenství, stavebnictví, tžebním prmyslu, ale i v jiných aktivitách

lidské innosti.

Skriptum Dopravní a manipulaní zaízení II navazuje na I. díl stejnojmenných skript a

zabývá se podrobnji problematikou dopravních zaízení pro plynulou dopravu. Je ureno pro

výuku pedmt Dopravní a manipulaní zaízení ve 2. a 3. roníku Fakulty strojní,

Dopravní zaízení a Doprava v dolech a lomech ve 3. roníku Fakulty hornicko-geologické

a Manipulace s materiálem ve 3. roníku Fakulty stavební.

Skriptum obsahuje princip dopravy, hlavní ásti a základy výpotu nejbžnji

používaných dopravník s tažným prvkem nebo bez tažného prvku, dopravních tratí, dopravy

vlastní tíhou a dopravy potrubní. První dva díly budou doplnny o další dva díly zabývající se

dopravními prostedky pro perušovanou dopravu a zvedacími a manipulaními zaízeními.

2

1. Rozdlení dopravních zaízení

Dopravní zaízení je dle SN 260001 zaízení urené k vodorovnému, úklonnému a svislému pemísování nákladu, který je na zaízení piveden jiným mechanismem nebo run, pi pemisování se obvykle nemní jeho fyzikální vlastnosti a struktura. Podstatná ást zaízení je v klidu, pohybuje se náklad a ást zaízení – unášecí prostedek. Unášecí prostedek se pohybuje s nákladem, penáší zatížení od nákladu do nosné konstrukce a pedává nákladu energii potebnou k pohybu. Tažný prostedek (prvek) je ást dopravníku pedávající energii z pohonu na unášecí prostedek. V nkterých pípadech, nap. dopravní pás, unášecí a tažný prostedek jsou identické.

Dopravní zaízení jsou spojena s dopravou plynulou a už s plynulým tokem materiálu (sypké materiály) nebo v pravidelných dávkách (sypké i kusové hmoty). Dopravní zaízení se dají rozdlit z nkolika hledisek nap. podle unášecího prostedku, konstrukního uspoádání apod.

Pro úely tchto skript uvedeme toto zjednodušené rozdlení:

a) dopravníky s tažným prvkem pásové dopravníky

lanopásové dopravníky

etzové dopravníky

korekové elevátory

podvsné dopravníky

bez tažného prvku šnekové dopravníky

vibraní dopravníky b) dopravní trat pohánné

nepohánné

c) doprava vlastní tíhou skluzy pímé

skluzy šroubovicové

d) doprava v potrubí hydraulická

pneumatická

3

2. Pásové dopravníky

Pásový dopravník je dopravník, jehož unášecím prostedkem je nekonený dopravní pás obíhající mezi poháncím a vratným bubnem a doplnný dalšími konstrukními prvky potebnými pro provoz dopravníku. Je uren pro pímoarou vodorovnou a úklonnou dopravu sypkých materiál (za uritých okolností i kusových materiál a osob) na krátké, stední i dlouhé vzdálenosti (nkolik kilometr). Bžné sypké materiály je možno dopravovat dovrchn do 18°, úpadn do -12°.

Výhodou pásových dopravník je plynulá doprava s velkým dopravním výkonem, vhodnost pro pepravu prakticky všech sypkých materiál, malé pohybové odpory, bezhluný chod, bezpený a spolehlivý provoz a jednoduchá konstrukce se snadnou montáží a demontáží. Uritou nevýhodou je velký poet rotujících ástí (údržba) a urité problémy s abrazivními a lepivými materiály.

Pásové dopravníky dlíme do dvou základních skupin: - pásové dopravníky pro dálkovou dopravu - pásové dopravníky pro technologickou dopravu.

Dopravníky pro dálkovou dopravu jsou charakterizovány velkým dopravním výkonem, velkou dopravní délkou, vtší šíkou dopravního pásu, vtší dopravní rychlostí a umístním na volném terénu. Dopravníky druhé skupiny jsou charakterizovány dopravou náklad mezi výrobními, skladovacími, vykládacími a jinými charakteristickými místy výrobního procesu.

Ob skupiny pak dlí dopravníky ješt na stabilní a pemístitelné (pesuvné). Píklad stabilního dopravníku je na obr.2.1, píklad pemístitelného dopravníku na obr.2.2.

Stabilní pásové dopravníky pro technologickou dopravu ješt dlíme na dopravníky vodorovné, úklonné, strmé a speciální.

1 – poháncí stanice, 2 – vratná stanice, 3 – nosná konstrukce pásového dopravníku, 4 – dopravní pás, 5 – napínací zaízení, 6 - násypka

Obr.2.1 Stabilní úklonný pásový dopravník pro technologickou dopravu

4

Obr.2.2 Pojízdný pásový dopravník

2.1 Hlavní ásti pásového dopravníku

Z obr.2.1 je patrné, že pásový dopravník má tyto hlavní ásti: - poháncí stanici - vratnou stanici - nosnou konstrukci - dopravní pás - napínací zaízení - píslušenství

Poháncí stanice slouží k pemn toivého momentu pohonu na tažnou sílu v dopravním pásu. Tato pemna je zajišována tením mezi povrchem bubnu a dopravním pásem. Silové pomry na povrchu hnacího bubnu viz, obr.2.3.

Obr.2.3 Prbh tahových sil v dopravním pásu na hnacím bubnu

Pro daný pípad platí Eulerovy vztahy pro vláknové tení, tj. mezi nabíhající a odbíhající silou platí vztah

Fn = F0 .eµα kde α ∈ <0, αG> [2.1]

To znamená, že podmínkou penosu tažné síly tením je, aby

GeF

F

o

n αµ .≤ pro F > 0 [2.2]

GeF

F

n

o αµ .≤ pro F < 0 [2.3]

Mezní síla, která mže být tením penesena do dopravního pásu je

5

Fmax = )1.(. .00

.0 −=− GG eFFeF

αµαµ [N] [2.4]

Ta pak slouží pro definování statické bezpenosti proti prokluzu jako pomr mezi touto mezní silou (penosovou schopností pohonu) a obvodovou silou, která se skuten penáší

ks = F

eF

F

F G )1.( .0max −

=αµ

pro F > 0 [2.5]

ks = F

eF G )1.( .0 −αµ

pro F < 0 [2.6]

U vícebubnových pohon (viz dále) je faktor tení µµµµ. ααααG roven ( ) Gαµ. na jednotlivých

bubnech. Na obr.2.4 jsou schématicky znázornny nkteré typy uspoádání poháncí stanice: a) jednobubnová bez výložníku b) jednobubnová s výložníkem c) dvoububnová bez výložníku d) dvoububnová s výložníkem tzv. S pohon e) dvoububnová s dvma pevádcími bubny a s výložníkem tzv. Ω pohon

Obr.2.4 Nkteré typy poháncí stanice pásových dopravník

U jednobubnových poháncích stanic bývá úhel opásání 180 až 250°, u dvoububnových až 2 x 220°. Provedení s výložníkem má výhodu v tom, že poháncí stanice mže být samostatn zakotvena bez ohledu na provedení pesypu (výložník je vtšinou stavitelný). Nevýhodou S-pohonu je skutenost, že dopravní pás nabíhá na zadní buben svou nosnou, více zneištnou stranou a tudíž souinitel tení mezi tímto bubnem a pásem je menší než u pedního bubnu. Tuto nevýhodu odstrauje, za cenu dalších ohyb pásu, Ω-pohon. Tíbubnová poháncí stanice mže vzniknout ješt pohonem výsypného nebo vratného bubnu.

6

Na obr.2.5 je schématicky znázornn pohon hnacího bubnu. Mže být jednostranný nebo oboustranný (jen u podélného uspoádání pohonu).

Pro pohon hnacích bubn se nejastji používají typólové asynchronní motory s kotvou nakrátko 1, které pes pružnou spojku 2 (nap. Tschan nebo Periflex), mechanickou pevodovku 4 a nepružnou (nap. pírubovou nebo zubovou) spojku 5 penáší toivý moment na hnací buben 6. Pokud je to nutno, je na vstupní stran pevodovky umístna brzda 3. Poháncí stanice anebo výsypný buben v uspoádání s výložníkem musí být vybaven istiem pásu.

a) píné uspoádání pohonu b) podélné uspoádání pohonu

Obr.2.5 Schéma pohonu hnacího bubnu

Hnací buben (obr.2.6) je zpravidla svaované konstrukce. Ohybem pásu, pes buben vzniká pídavné namáhání pásu, které závisí na rozmrech (tlouška nosné kostry) a materiálových vlastnostech pásu a rozmrech bubnu. Doporuené nejmenší prmry bubndle SN 26 0378 jsou uvedeny v tab.2.1.

Obr.2.6 Hnací buben pásového dopravníku

Souinitel tení mezi pásem a povrchem bubnu závisí na materiálu pásu, provedení a stavu povrchu bubnu, na mrném tlaku a rychlosti pásu. Orientaní hodnoty souinitele tení µ mezi gumovým pásem a povrchem bubnu jsou uvedeny v tab.2.2. U PVC pásu je nutno uvažovat hodnoty o nco menší.

7

Tab.2.1 Doporuené nejmenší prmry bubn dle SN 26 0378

Tab.2.2 Orientaní hodnoty souinitele tení µ

povrch bubnu ocelový hladký pogumovaný hladký

pogumovaný drážkovaný

pogumovaný s keramickými vložkami

suchý 0,3 – 0,4 0,63 – 0,72 0,67 – 0,80 0,74 – 0,83mokrý, istý 0,1 – 0,2 0,21 – 0,28 0,29 – 0,36 0,48 – 0,78

mokrý, zneištný 0,05 – 0,1 0,06 – 0,1 0,20 – 0,26 0,42 – 0,51

Vratná stanice (obr.2.7) je koneným lánkem dopravníku na vratném konci. Vratný buben mní smr pohybu pásu. Je uložen v jednoduché konstrukci na valivých ložiskách a vtšinou se dá stedit pomocí stavcích šroub. Vratná stanice musí být vybavena istiem pásu ve vratné vtvi ped nábhem pásu na buben (dvoububnový pohon). U kratších dopravník se vratné stanice využívá k napínání pásu, nap. práv pomocí zmínných stavcích šroub.

Obr.2.7 Vratná stanice

Nosná konstrukce tvoí tra pásového dopravníku mezi vratným a výsypným bubnem. Slouží zejména pro podepení a vedení dopravního pásu v horní i spodní vtvi. Je tvoena stojany, podélnými nosníky s podprami a váleky horní a spodní vtve.

Typická nosná konstrukce sestává z lánk trati, které se navzájem spojují šrouby. Na obr. 2.8 je píklad lánku trati odpovídající norm DIN 2211 a na obr.2.9 píklad uspoádání nosných válek v obou vtvích dopravníku. Krom nejbžnjšího tíválekového provedení

8

horní vtve, se používá i provedení jedno nebo dvouválekové, anebo ve speciálních pípadech tzv. girlandové provedení s váleky zavšenými na nosné konstrukci (obr. 2.10).

Korýtkové provedení horní vtve má dv výhody: - zvyšuje prez nápln pásu a tím i dopravní výkon dopravníku - zajišuje lepší vedení dopravního pásu. Naproti tomu píným ohybem pásu se siln ovlivuje jeho životnost. Nejvtší používaný

úhel sklonu boních válek je 40°. Ve spodní vtvi se používá jedno, nebo pro lepší vedení pásu, dvouválekové provedení.

Váleky jsou jednou z nejdležitjších ástí pásového dopravníku a mají znaný vliv na jeho provozní vlastnosti. Standardn se vyrábí z neopracovaných jakostních ocelových trubek se zalisovanými ely a s prbžnou osou uloženou v pesných kulikových ložiskách s tukovou náplní uzavenou tsnním (viz obr.2.11).

Obr.2.8 lánek trati odpovídající norm DIN 2211

Obr.2.9 Píklad uspoádání válek horní a spodní vtve

a) girlandová váleková stolice, b) váleek girlandové stolice

9

1 – nosné lano, 2 – krajní závsné ložisko, 3 – nosná konstrukce, 4 – nosný váleek, 5 – pouzdro ložiska, 6 – valivé ložisko, 7 – pojistná matice, 8 – labyrintové tsnní

Obr.2.10 Píklad uspoádání válek girlandové stolice

Mazací tuková nápl je trvalá pro celou dobu životnosti váleku. Osa váleku vetnvnitního kroužku ložiska je pevná a na ní se otáí vlastní váleek. Pro lepší vedení pásu se váleky horní vtve umísují ve tvaru šípu (obr.2.12), i když vzhledem ke zvýšeným dopravním odporm se toto ešení zaíná nahrazovat samostavitelnými nosnými podprnými váleky.

Obr.2.11 ez válekem Obr.2.12 Uspoádání válek horní vtve

Nejbžnjší prmry válek jsou 89, 108 a 133 mm. Ve stavebnictví se používá i prmru 76 mm. Délky válek pro jedno až tíválekové uspoádání v závislosti na šíce pásu jsou uvedeny v tab.2.3.

Tab.2.3 Délky nosných válek

Šíka pásu [mm] Uspoádání [mm] Jednoválekové Dvouválekové Tíválekové

500 600 315 650 750 380 800 950 315

1000 1150 380 1200 1400 465 1400 1600 530

Dopravní pás tvoí nekonený prvek obíhající okolo koncových bubn, plnící funkci

nesení materiálu, bemen a osob na dopravní délce a souasn plnící také funkci tažného prvku, který penáší všechny pohybové odpory vznikající pi jeho obhu.

Dopravní pás je tvoen nosnou kostrou, která penáší veškerá tahová namáhání a horními a dolními krycími vrstvami s boními okraji. Nosná kostra je vtšinou složena z textilních vložek (polyamid, polyester apod.), dopravní pás je zhotoven z gumy nebo PVC. Pro penos vtších tah je kostra tvoena vysokopevnostními ocelovými lanky, pak je dopravní pás zhotoven z gumy.

Blíže o dopravních pásech a jejich rozdlení viz [1]. Protože se dopravní pásy vyrábí a dopravují v uritých délkách, musí se pro použití u

dopravníku jednotlivé díly navzájem spojovat. Spoje dopravních pás jsou v podstat dvojí: - rozebíratelné

10

- nerozebíratelné.

Obr.2.13 Mechanické spoje dopravních pás

Do první skupiny patí mechanické spojování, které se provádí rznými druhy mechanických spon. Používá se tam, kde se pedpokládá zmna umístní a délky pásu a kde nejsou ocelové spony na závadu zejména z dvodu možnosti poškození bubn. Výhodou tchto spoj je jejich pomrn rychlé provedení, nevýhodou snížená pevnost spoje (požadavek je, aby pevnost byla vtší než 50% jmenovité pevnosti pásu) a zneišování spodní vtve pásu propadem jemného materiálu pes vtšinu provedení mechanických spoj. Píklady mechanických spoj viz obr.2.13

Do druhé skupiny patí spojování dopravních pás za studena lepením a nebo za tepla vulkanizací (želatinací u PVC pás). Výhody a nevýhody obou tchto zpsob jsou pesnopané než u mechanického spojování.

Nerozebíratelné spoje obou provedení jsou dvou typ: - prstové spoje - spojení peplátováním.

Obr.2.14 Prstové spoje dopravních pás

Prstové spoje (obr.2.14) se vtšinou používají u jednovložkových pás, peplátované spoje (obr.2.15) u vícevložkových pás. Mezi takto upravené konce se vloží surová masa, odpovídající složením materiálu dopravního pásu a takto upravený spoj se vloží mezi topné

11

desky. Za uritého tlaku a po uritou dobu se spoj zahívá za pesn stanovené teploty. Uvedené parametry závisí na druhu spoje a zejména provedení dopravního pásu. Pro kvalitní spoj musí být tato technologie velmi pesn dodržována.

Píprava spoj pro spojování lepením je identická jako pro spojování za tepla. Spojované plochy je ale nutno chránit proti vlhkosti a je nutno je odmastit acetonem. K lepení je možno použít jednosložkových (optimální doba schnutí spoje 24 hod.) nebo dvousložkových (doba schnutí 12 hod.) lepidel. Mezi nejznámjší lepidla patí eské VULKOPLAST nebo nmecké NILOS TOPGUM TL-W.

Obr.2.15 Peplátované spoje dopravních pás

Napínací zaízení zajišuje pedptí dopravního pásu, potebné pro penos tažné síly tením z hnacího bubnu a pro zamezení nadmrného prhybu dopravního pásu mezi válekovými podprami. Potebná velikost napínací síly se uruje výpotem, viz kapitola 2.4, nebo (1), kap. 8.

Napínací zaízení dlíme principiáln do dvou skupin (obr.2.16): a) zaízení kompenzující jen trvalé prodloužení pásu (s pevným napínacím bubnem) b) zaízení kompenzující trvalé i pružné prodloužení pásu (s posuvným napínacím

bubnem). První skupina napínacích zaízení je vhodná jen pro kratší dopravníky (pibližn do 100

m délky) a napínání se provádí pohybem vratného bubnu. Napínací síla se vyvodí bupomocí šroub (obr.2.16,a) anebo pomocí runího kladkostroje (obr.2.16,b). Napnutí pásu musí být již za klidu takové, aby zajistilo penos sil na hnacím bubnu nejen za ustáleného chodu, ale i pi rozbhu dopravníku. Podstatné pro tuto skupinu napínacích zaízení je, že po pedepnutí dopravního pásu vratný buben již nemní svou polohu a proto pi rozbhu dopravního pásu (zvtšení tah v pásu o dynamické síly a tím jeho prodloužení) dojde k odlehení odbíhající síly pi F > 0 nebo nabíhající síly pi F < 0.

12

Obr.2.16 Typy napínacího zaízení dopravních pás

Pro druhou skupinu napínacích zaízení je charakteristické, že napínací buben se pi zmn tah v dopravním pásu pohybuje a tím kompenzuje zmnu jeho délek. Zajišuje tak v podstat konstantní velikost odbíhající (nabíhající) síly za všech provozních režimdopravníku. Nejjednodušší je vyvození konstantní napínací síly pomocí závaží (obr.2.16,c-e). Jak již bylo uvedeno, nejvhodnjší je napínat dopravní pás v míst nejmenšího tahu, aby napínací závaží bylo co nejmenší.

Do druhé skupiny napínacích zaízení patí i poslední ti typy dle obr.2.16. Ty umožují zajistit stálou nebo i regulovatelnou napínací sílu. Pneumatické napínací zaízení (obr.2.16,f) se používá zejména u dlních dopravník, kde je k dispozici rozvod stlaeného vzduchu. Souasné provedení má zdvih 2,9 m, ale dá se dle poteby spojovat do série, takže zdvih je pak násobkem 2,9 m. Zaízení používané v našich dolech vyvozuje konstantní napínací sílu.

Pi napínání pásu pomocí elektrického vrátku (obr.2.16,g) je možno napínací sílu regulovat bu run nebo automaticky. Pro napínání slouží elektrický vrátek, pomocí kterého se nastavuje požadovaná napínací síla, kontrolovaná dynamometrem. Používá se rovnž asto u dlních dopravník.

13

U elektrohydraulického napínacího zaízení (obr.2.16,h) se napínací síla vyvozuje pímoarým hydraulickým motorem, který pi použití kladkového pevodu mezi válcem a napínacím bubnem mže být pomrn krátký. Pi rozbhu se napínací síla zvtší asi o 50 % oproti ustálenému chodu. Toto zaízení není u nás rozšíeno.

Obr.2.17 Násypka

2.2 Píslušenství pásových dopravník

K píslušenství pásových dopravník patí: - zaízení pro pivádní materiálu na pás - zaízení pro odvádní materiálu z pásu - zaízení pro ištní pásu.

a) pímý b) boní

Obr.2.18 Pesyp pásového dopravníku

14

Materiál je pivádn na pás v násypkách. Pitom jsou dopravní pás a jeho podprné prvky vystaveny úinkm padajícího materiálu a musí pohltit znané množství kinetické energie. Dležité proto je, aby pádová výška byla co nejmenší a aby materiál byl pivádn pokud možno ve smru dopravy a dopravní rychlostí.

Obr.2.19 Pesyp boní Ostroj Opava a.s.

Bžné provedení násypky je patrné z obr.2.17. Bonice násypky usmrují pivádný materiál v poátení fázi jeho pohybu na pásu. Vzdálenost mezi bonicemi bývá 0,6 až 0,7 šíky pásu, délka násypky v závislosti na rychlosti pásu 2 až 3 krát vtší než šíka pásu. Válekové podpry horní vtve jsou zhuštny na 0,4 až 0,5 vzdálenosti používané na trati. Pro snížení úink dopadajícího materiálu bývají váleky pogumovány anebo pružn uloženy.

Materiál se z dopravního pásu odebírá na výsypném bubnu anebo v libovolném místpomocí shrnovae anebo shazovacího vozu. První pípad je nejrozšíenjší. Pokud je materiál pedáván na další dopravník hovoíme o pesypu, pokud doprava koní hovoíme o výsypu. Pesypy mžou být pímé (obr.2.18,a) nebo boní (obr.2.18,b). Je zejmé, že astí pesypu u dopravníku pebírajícího materiál je práv násypka. Podmínku dobrého navádní materiálu na pás spluje nap. segmentový pesyp Ostroje Opava a.s. dle obr.2.19.

Obr.2.20 Shrnova

15

Shrnovae (obr.2.20) jsou jedno nebo oboustranné. Jsou lokalizovány na jedno místo pásového dopravníku a dle poteby jich mže být na trati nkolik. Do nepracovní polohy se zvedají pomocí pneumatických nebo hydraulických pímoarých motor. Používají se nap. na dopravnících zauhlovací služby na elektrárnách.

Potebujeme-li odvádt materiál po celé délce pásového dopravníku nap. na havarijní nebo homogenizaní skládce, musí se použít shazovací vz. Jeho princip je patrný z obr.2.21. Shazovací vz má vlastní pohon podvozku pojízdného bu po trati dopravníku, po kolejích anebo po pneumatikách po zemi. Pomocí dvou pevádcích bubn vytváí pesyp na pínumístný pomocný pásový dopravník, který je souástí shazovacího vozu a který materiál z dopravníku odvede do strany.

Obr.2.21 Shazovací vz

Na pásových dopravnících se asto dopravuje vlhký a lepivý materiál, který vytváí nežádoucí nálepy na pásu, bubnech a válecích. Nálepy na bubnech a válecích vznikají od primárn zneištného pásu a proto je nutno istit pímo dopravní pás. Strae bývají již také vzhledem k odvádní seškrabaného materiálu, umístny pímo na výsypným bubnu anebo v jeho bezprostední blízkosti. Vtšinou staí istit pás škrabkou s pryžovou hranou, která je pitlaována k pásu závažím nebo pružinou.

Úinnjší je segmentové provedení této škrabky (obr.2.22). Pro siln ulpívající materiály byly úspšn odzkoušeny ocelové bity na tchto strkách. Jiné typy isti pás, jako rotaní, kartáové apod. se píliš neosvdily. Jak ukazuje obr.2.22 je nutné istit i spodní vtev dopravního pásu, aby se materiál propadlý nap. mechanickými spojkami dopravního pásu, nedostal mezi pás a vratný buben.

Obr.2.22 Segmentový stra pásu

Vrhová parabola materiálu z výsypného bubnu se dá odvodit z obr.2.23. Pro zjednodušení zanedbáme tení mezi materiálem a povrchem pásu. Pak k odpoutání

materiálu dojde v bod B, pro který platí rovnost odstedivé síly psobící na materiál a dostedné složky tíhy materiálu

2.. .sin B

m vm g

Rα= [2.7]

z toho pak vyplývá velikost úhlu B

16

2

sin.B

varc

g Rα = [2.8 ]

Obr.2.23 Vrhová parabola

Úhel teny k vrhové parabole uríme ze vztahu: 90 Bβ α= ° − [2.9]

Pohyb materiálu si vyjádíme v parametrickém tvaru ve smru osy x a y. Za kladný smr budeme na ose y považovat smr dol.

.cos .x v tβ=2.

.sin .2

g ty v tβ= +

Po dosazení za parametr t z první rovnice, dosazení do druhé a její úprav dostaneme rovnici vrhové paraboly

( )2

22

.. . 1

2.

g xy x tg tg

vβ β= + + [2.10]

2.3 Speciální pásové dopravníky

V této kapitole budou oznaovány za strmé a svislé dopravníky všechny typy dopravník, urené pro dopravu sypkých i kusových materiál s úhly pesahujícími mezní úhly, pi kterých dopravovaný materiál ješt nedosáhne relativního pohybu vi pásu v dsledku gravitaních sil.

Strmé a svislé dopravníky je pro znané množství provedení nejvýhodnji klasifikovat dle konstrukních a funkních vlastností zaízení, zabezpeujících setrvání dopravovaného materiálu na dopravním pásu. Je nutno dodat, že každý typ dopravníku má adu shodných konstrukních prvk.

Podle principu zvýšení sklonu pásové dopravy jsou speciální typy pásových dopravníku lenny na: 1) pásové dopravníky umožující zvýšení mezního úhlu sklonu zvtšením souinitele tení

dopravovaného materiálu vi nosnému povrchu dopravního pásu, 2) pásové dopravníky využívající pítlaku materiálu vi dopravnímu pásu (pásové

dopravníky s krycím píp. pítlaným pásem),

17

3) pásové dopravníky zamezující zptnému pohybu zrn materiálu po povrchu dopravního pásu (dopravní pásy s pínými pepážkami, dopravní pásy s pínými pepážkami a zvlnnými boními okraji),

4) trubkové (hadicové) pásové dopravníky, 5) pásové dopravníky se zavšenými pásy.

Ad 1) Pásové dopravníky využívající zvýšení souinitele tení dopravovaného materiálu vi nosnému povrchu dopravního pásu:

a) Adhezní síla dopravovaného materiálu vi hladkému povrchu dopravního pásu mže být zvýšená pomocí doplkové drsnosti. Za tímto úelem je nosná pryžová vrstva dopravního pásu opatena kompaktní vrstvou zrnitého materiálu (písku, jemn mletého tídného štrku apod.). Tento zpsob povrchové úpravy pásu umožuje zvýšit souinitel tení mezi pásem a dopravovaným materiálem v papírových kartonech a devných paletách, pro který je mezní úhel sklonu dopravního pásu cca 16°. Pedností tohoto zpsobu úpravy pásu je možnost nanesení doplkové vrstvy materiálu po montáži pásu na dopravník.

b) Mimo zpsoby spojené s nanášením kompaktních vrstev na povrchy dopravních pás, nebo pidáváním abrazivních materiál do pryžové krycí nosné vrstvy, se využívá také zpsobu získání potebné drsnosti nosných povrch pás speciálním opracováním pás v prbhu jeho výroby. Napíklad užití rýhovaných, vroubkovaných forem pi vulkanizaních procesech výroby pás, umožuje získat na jejich pracovních površích rzné profily výstupk

a prohlubní. Rozmry výstupk a jejich vzájemné roztee se konstruují s ohledem na fyzikáln - mechanické vlastnosti dopravovaných materiál.

Obr.2.24 Dopravní pás s tvarovými výstupky

c) Profily rýhovaných, vroubkovaných drážek na pracovním povrchu pásu jsou lisovány, v prbhu výroby vulkanizací z mkké pryže a vykazují se zvýšeným souinitelem tení, což umožuje dopravu kusových materiál pod úhly sklonu do 30°, viz obr.2.24. Dopravní pásy tohoto typu mohou být instalovány na bžném dopravním zaízení s pímými nebo žlabovými válekovými podprami.

Ad 2) Pásové dopravníky využívající pítlaku materiálu vi dopravnímu pásu (pásové dopravníky s krycím píp. pítlaným pásem)

Zvýšení mezního úhlu sklonu pásového dopravníku bžné konstrukce mže být dosaženo pomocí doplkového tzv. krycího pásu, který je veden paraleln s vtví nosného pásu. Krycí pás vytváí vlastní tíhou a vynucenou silou nezbytný tlak na materiál, zvyšuje jeho pilnavost a soudržnost s nosným pásem, viz obr.2.25.

18

Je známo nkolik konstrukních návrh strmých dvoupásových dopravník. V závislosti na druhu zvoleného dopravního pásu a použitých pítlaných zaízeních jsou tyto pásové dopravníky schopny dopravovat sypkou hmotu pi úhlech sklonu znan pevyšujících mezní úhly pásové dopravy.

1. vratný napínací buben 2. pevádcí buben 3. vodící buben 4. vodící buben 5. vodící buben 6. vodící buben 7. poháncí buben nosného pásu 8. poháncí buben krycího pásu 9. vodící a dopínací buben krycího pásu 10. napínací buben krycího pásu 11. nekonený nosný pás 12. nekonený krycí pás 13. násypka 14. pítlané váleky

Obr.2.25 Konstrukce pásového dopravníku s krycím (pítlaným) pásem

Pedností dvoupásových dopravník je možnost dopravy sypkého materiálu pod úhlem sklonu do 90°, vysoká rychlost dopravy, dosahující až 6 m.s-1, nezávislost dopravního výkonu na úhlu sklonu dopravy a možnost hermetického dopravování sypkých materiál, což má specifický význam pi doprav prašných a toxických materiál.

Nedostatkem dvoupásových dopravník je mnohdy vyšší konstrukní složitost (obr.2.26), zvýšené opotebení pás a vyšší spoteba energie ve srovnání s klasickým pásovým dopravníkem.

Obr.2.26 Píný prez dopravní štrbinou pásového dopravníku s krycím (pítlaným)pásem

Ad 3) Pásové dopravníky zamezující zptnému pohybu zrn materiálu po povrchu dopravního pásu (dopravní pásy s pínými pepážkami, dopravní pásy s pínými pepážkami a zvlnnými boními okraji)

8

10 6 5 7 12

3 14

9 11

13 2

1 4

19

Pro zvýšení úhlu sklonu dopravy na 60÷70° se užívá dopravních pás s pepážkami. Ve srovnání s dopravními pásy s výstupky mají dopravní pásy s pepážkami výšku pepážek 50÷300 mm, viz obr.2.27 a obr.2.28.

Strmé pásové dopravníky s pínými pepážkami získaly široké využití v rzných odvtvích prmyslu, i pes urité nevýhody v porovnání s klasickým dopravníkem, jako je nap. složitost technologie výroby pásu, která se odráží ve vyšší poizovací cen pásu, obtížnost ištní nalepujících se ástic dopravovaného materiálu, možnost použití pouze jednobubnových pohon, složitost konstrukce podprných válek vratné vtve dopravníku, nemožnost zámny pepážek pi jejich poškození pi uchycení pepážek vulkanizací, narušení pevnosti a celistvosti dopravního pásu pi mechanickém upevnní pepážek, vznik doplkových pnutí v páse, zvýšení píné tuhosti a tím omezení realizace korýtkové konstrukce podprné válekové podpry.

Obr.2.27 Konstrukce dopravního pásu s pínými pepážkami

Obr.2.28 Konstrukce dopravního pásu typu Flexowell s pínými pepážkami

Ad 4)Trubkové (hadicové) pásové dopravníky

Trubkový dopravník byl vyvinut v roce 1970 japonskou firmou PIPE CONVEYOR Co. Ltd. První fungující instalace byla provedena v roce 1979. Princip je relativn jednoduchý. Pás se u klasického dopravníku tvaruje pouze do korýtka, u trubkového dopravníku je tvarován do uzaveného tvaru (trubky), viz obr.2.29. V míst nakládky je pás oteven, jakmile projde pes soustavu válekových podpr, je sbalen do tvaru trubky. Pás se pohybuje po celé délce dopravníku ve tvaru trubky, ale jakmile dosáhne místa výsypu, vrací se do otevené polohy. Materiál opouští dopravník obvyklým zpsobem pes výsypný buben. Pás po

20

opuštní výsypu, se ve spodní vtvi opt vrací do uzaveného tvaru a v tomto tvaru setrvá až do dosažení místa nakládky.Výhody trubkového dopravníku

a) dopravovaný materiál je v pásu zcela uzaven, což zabrauje úletu a spadu dopravovaného materiálu, jeho ztrátám a zneišování okolí. Zárove je materiál chránn ped vlivem okolního prostedí,

b) váleky jsou ve styku pouze s istou stranou dopravního pásu, což podstatnpispívá ke snížení valivého odporu a zvýšení celkové životnosti,

c) plocha styku pásu s materiálem je vtší, lze proto dosáhnout vyššího dovoleného stoupání (až o 50% oproti klasickým dopravníkm),

d) dopravník lze vést v oblouku jak ve vodorovné, tak i ve svislé rovin, což umožuje snížení pedávacích míst na trase,

e) doprava je možná i ve spodní vtvi, f) pi stejných kapacitách je celková šíka trubkového dopravníku ve stední ásti,

kde je pás svinutý o 30 až 50% menší než u klasického dopravníku.

Obr.2.29 Dopravník typu PIPE CONVEYOR, f-y KOCH

Nevýhody trubkového dopravníku

a) vtší poet válek, nutnost pelivé kontroly a seízení b) vyšší poizovací cena c) náronjší údržba d) problémy s otáením pásu e) problémy v zimním období (nesmí se zastavit, musí bžet i naprázdno)

Ad 5) Pásové dopravníky se zavšenými pásy Podvsné pásové dopravníky je možno rozdlit do dvou základních skupin podle zpsobu

pohybu nosného dopravního pásu po délce dopravní trasy a to na: dopravníky, jejichž pás je zavšen vi pohyblivým válekm, nebo pomocí pružných

element s podvozky, pepravujících se po podvsných trasách, dopravníky, jejichž pás se pohybuje v podvsném stavu po stacionárních válekových

podporách. Rozšíení získaly podvsné dopravníky s pohybujícími se váleky a podvozky obr.2.30.

Nosný prvek mže být vytvoen z plochých profil, kolejnic, dvou T profil, úhelník, trubek pípadn lan. Jako tažný prvek je využíváno ocelových lan kruhových prez, lánkových nebo pouzdrových válekových etz a také plochých ocelových a pryžových pás. Tyto dopravníky se používají pro dopravu sypkých hmot po trasách s úhly sklonu od 0 do 45°.

21

Obr.2.30 Píný prez dopravníku s podvsným pásem

Nkteré konstrukce podvsných pásových dopravník využívají svislé umístní podprných válek. Nekonený pás skružený do roury, viz obr.2.31 má na vnjší stransvých okraj vulkanizované výstupky, pomocí nichž se pás udržuje na pírubách vodorovných válek. Pás dopravníku je souasn nosným i tažným prvkem.

Obr.2.31 Dopravník s podvsným pásem a fixaními válekovými podprami

Obr.2.32 Dopravník s podvsným pásem typu Sicon

2.4 Výpoet pásového dopravníku

Výpoet ásten vychází z SN ISO 5048 (stará SN 263102)

Dáno: Údaje k trati: profil, L – délka [m], H – celkové pevýšení [m] Údaje k materiálu: s – sypná hmotnost [kg.m-3], d – dynamický sypný úhel [°], dmax –

maximální kusovitost [mm], Q – dopravované množství [t.h-1]

22

Algoritmus výpotu: 1) Volba rychlosti pásu v [m.s

-1]

1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15 (nejbžnjší rychlosti)

2) Požadovaný prez nápln pásu Sp [m2]

3,6p

s

QS

v kϕρ=

⋅ ⋅ ⋅[m2] [2.11]

ϕk - souinitel plnní pásu 0,7;0,9kϕ ∈

3) Volba šíky dopravního pásu B[m] a výpoet nápln pásu S [m2]

0,5;0,65;0,8;1,0;1, 2;1, 4B ∈ (nejbžnjší šíky) [m]

0;40β ∈ [°]

plochý pás: 21

( )6 dS b tg ψ= ⋅ ⋅ [m2] [2.12]

0,9. 0,05b B= − [m] [2.13] tívalekové uspoádání:

( )2 2 21 2 1

1 1

6 4d sS S S b tg b l tgψ β= + = ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ [m2] [2.14]

1 .cos .(1 cos )sb b lβ β= + − [m] [2.15]

kde ls – délka stedního váleku [m]. Je-li dopravována hmota podávaná na sklonnou ást pásu, nutno S násobit korekním

souinitelem:

111 .(1 )

Sk k

S= − − [2.16]

0,52 2

1 2

cos cos

1 cosd

d

kε ψ

ψ

−=

−

[2.17]

4) Provede se porovnání S a Sp

pS S≥ - pokrauje se ve výpotu

S < Sp - nutno upravit v, B, S >> Sp - vhodné upravit v, B

5) Obvodová síla na poháncím bubnu F [N]

pFFFF ++= 21 [2.18]

F1 - síla potebná pro pekonání pohybových odpor dopravníku [N] (hlavní odpory dopravníku) – funkcí L

F2 - síla potebná k pekonání dopravní výšky [N] Fp - pídavné a vedlejší odpory dopravníku (vázány na konkrétní odpor) [N]

1 (2 ) cos( )p vF w L g m q mε = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ +

[2.19]

w – mrný pohybový odpor dopravníku [-] g – tíhové zrychlení [m.s-2] ε - úhel sklonu dopravníku [°] L – délka dopravníku [m]

23

mp – mrná hmotnost dopravního pásu [kg.m-1] q - mrná hmotnost dopravovaného materiálu [kg.m-1] mv – mrná hmotnost rotujících ástí válek [kg.m-1] w pro delší dopravníky 80L m≥ .w C f= [2.20] pro kratší dopravníky w f vedlejší odpory= + [2.21]

C – souinitel vedlejšího odporu 0 1,02L L

CL

+= ≥ [2.22]

0L - pídavná délka dopravníku 70;100∈ [m]

f – globální souinitel tení základní hodnota f = 0,02 0,016;0,03

pro úpadní dopravníky se doporuuje 0,012

3,6

Qq

v=

⋅ [2.23]

1 2

vh vh vd vdv

n m n mm

t t

⋅ ⋅= + [2.24]

nvh – poet válek horní vtve [ks] mvh – hmotnost rotujících ástí 1 váleku horní vtve [kg] t1 – rozte podpr horní vtve [m] nvd – poet válek spodní vtve [ks] mvh – hmotnost rotujících ástí 1 váleku spodní vtve [kg] t1 – rozte podpr spodní vtve [m]

2F q H g= ± ⋅ ⋅ [2.25]

1 2p N N B B c c BV S Sv TMF F F n F n F F F F F= + + ⋅ + ⋅ + + + + [2.26]

vedlejší odpory pídavné odpory podava(musí být na dopravníku) (nemusí být na dopravníku) FN1 - odpor setrvaných sil v míst nakládky a v oblasti urychlování [N] FN2 – odpor tení mezi dopravovanou hmotou a boním vedením v míst urychlování [N] nB - poet nepohánných bubnFB – odpor v ohybu pásu na bubnu a v ložiskách bubnu [N] nc – poet isti pásu Fc – odpor istie pásu [N] FDv - odpor tení mezi dopravovanou hmotou a boním vedením [N] Fs – odpor shrnovae materiálu [N] FSV – odpor shazovacího vozu [N]

( )1 0NF q v v v= ⋅ ⋅ − [2.27] 2

2 21

. . .

.B N

N

s

q g lF

b

µ

ρ= [2.28]

2 20

min 2. . B

v vl

g µ

−= [2.29]

B – souinitel tení mezi dopravovaným materiálem a boním vedením 0,5;0,7∈

lN – délka násypky [m] b1 – svtlá šíka boního vedení [m]

24

FB = 500 až 1500 [N] Fc = (200 až 400).B [N] [2.30] FBv – dtto FN2 – lN = lBv – délka boního vedení [m] [2.31] Fs = 1500. B [N] [2.32]

1 (1500 2000).svF q H g až B= ⋅ ⋅ + [N] [2.33]

H1 – pevýšení shazovacího vozu [m] v0 – složka rychlosti dopravovaného materiálu ve smru pohybu pásu [m.s-1]

Odpor z trhání materiálu (pod zásobníkem) / /

0( . . ).TM e eF F f S cτ= + [2.34]

/ /0

.. . .

.s e

e d e

RF k k S

f k

γ= - efektivní Jansenová síla [2.35]

f – souinitel úhlu vnitního tení [-] c – opravný souinitel zahrnující vliv pohybu zrn 0,65;0,90∈ [-]

k0 – koeficient závsu kd – dynamický souinitel

/

2. .( )e

e

SR

a a h=

−, / .( )eS a a h= − [2.36]

/eS - efektivní plocha [m2]

0 – poátení soudržné naptí [Pa] a – hrana tvercového výsypného otvoru [m] h – výška materiálu na páse [m]

6) Potebný provozní výkon pohonu pásového dopravníku P [kW]

pro F > 0 310

F vP

η

⋅=

⋅ [2.37]

pro F < 0 3max. . .10P F vη −= [2.38]

– úinnost poháncí stanice 0,85;0,95∈

max – maximální úinnost poháncí stanice 0,95;1,0∈

7) Urení píkonu 1 elektromotoru PM [kW]

M

e

PP

n≥ [2.39]

ne – poet použitých elektromotor

8) Kontrola pohonu dopravníku na rozbh

MSM < MM [2.40] MSM – statický moment od zatížení dopravníku redukovaný na hídel motoru MM - moment elektromotoru

1 10,5SM b

e p

M F Dn iη

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅

[2.41]

Db – prmr bubnu [m] ip – pevodový pomr pevodovky [-]

Mp B

ni D

vπ= ⋅ ⋅ [2.42]

25

nM – otáky motoru [s-1] 5;15rt ∈ [s]

9) Kontrola brzdy

MB1 – brzdný moment potebný k zastavení dopravníku MB2 – brzdný moment potebný k udržení dopravního pásu v klidu

( ) max1 1 2

10,7 0,5B DM p b B

B p

M M F F F D kn i

η = ⋅ − ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

[N.m] [2.43]

( ) max2 1 2

10,7 0,5B p b B

B p

M F F F D kn i

η = − ⋅ + − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

[N.m] [2.44]

MDM – dynamický moment od zpoždní posuvných a rotaních hmot dopravníku, redukovaný na hídel motoru [Nm]

( )2.( )2.1 1

2. .0,5 .. . .

p s Mb

DM p v b e

p b p b b

J J JJ vM q m m L D n

i D i D tη η η

+ += + + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅

[2.45]

nB – poet brzd kB - souinitel bezpenosti brzdy 1,3;2,1∈

tb – doba brzdní dopravníku [s]

bJ - moment setrvanosti všech bubn dopravníku [kg.m2]

Jp, Js, JM – moment setrvanosti pevodovky, spojky, motoru [kg.m2]

B1 B2M i M BM≤ [2.46]

MB – moment použité brzdy [N.m]

10) Tahy v dopravním pásu F0, Fn [N]

max

1

1GOF F

eµ α⋅

= ⋅−

[2.47]

pro dvoububnový pohon 1 1 2 2. .G Gµ α µ α+ [2.48]

0nF F F= + [2.49]

pro F < 0 → max

1

1GnF F

eµ α⋅

≥ ⋅−

[2.50]

11) Velikost napínací síly Fz [N]

pi doprav smrem k pohonu

( )2 sin . .Z O pF F m g H Lε≥ ⋅ − ⋅ ⋅ [2.51]

pi doprav smrem od pohonu

( )2 sin . . .Z n pF F m g H Lε≥ ⋅ + ⋅ [2.52]

12) Skutené tahy v dopravním pásu F0s, Fns [N]

1.sin

2OS Z pF F m g L ε= ⋅ ± ⋅ ⋅ [2.53]

1.sin

2nS Z pF F F m g L ε= ⋅ + ± ⋅ ⋅ [2.54]

26

kde horní znaménko platí pro dopravu smrem k pohonu, spodní pro dopravu smrem od pohonu

13) Kontrola mrného tlaku mezi dopravním pásem a bubnem

6.10nS OS

b

F Fp

D B

−+=

⋅ [MPa] [2.55]

pdov = 0,15 MPa

14) Kontrola dopravního pásu

maxdov dovF B Tσ= ⋅ ≥ tj. Fns nebo Fos [2.56]

kde σσσσdov – dovolené namáhání dopravního pásu v tahu [N.m-1]

27

3. Lanopásové dopravníky

Lanopásový dopravník je dopravník, jehož nosným prvkem je speciální dopravní pás, podepíraný v nosné i vratné vtvi dvma nekonenými tažnými lany.

Mechanická vazba mezi dopravním pásem a dvojicí lan je vytvoena tením. Princip dopravníku je patrný z obr.3.1.

1- dopravní pás, 2 – tažné lano, 3 – poháncí stanice, 4 – vratná stanice, 5 – výsypný buben, 6 - tra

Obr.3.1. Princip lanopásového dopravníku

Lanopásový dopravník je vhodný pro vodorovnou a úklonnou pímoarou kapacitní dálkovou dopravu sypkých materiál, nap. uhlí. Jeho výhodou oproti pásovému dopravníku jsou menší pohybové odpory a pevnjší tažné prvky. Nevýhodou je složitost konstrukce a z toho vyplývající vtší investiní náklady.

Aby nedošlo k prokluzu mezi dopravním pásem a lany, musí být dodržena podmínka

d >.cos

aw tg

gε

ε+ + [3.1]

kde d - souinitel tení mezi pásem a lany [-] w - mrný pohybový odpor dopravníku [-] - úhel sklonu dopravníku [deg] a - zrychlení, se kterým se dopravník rozjíždí [m.s-2]

3.1 Hlavní ásti lanopásového dopravníku

Poháncí stanice má dva tecí kotoue se širokou drážkou, pohánné pes mechanickou pevodovku s diferenciálem a rozbhovou (hydraulickou spojku) asynchronním motorem s kotvou kroužkovou nebo s kotvou nakrátko.

Vratná stanice slouží zárove i jako napínací. Napínání obou lan i dopravního pásu je samostatné. Dopravní pás nepenáší tahové síly, takže napínání slouží jen k zamezení nadmrného prhybu pásu. Lana jsou napínána závažím, každá lanovnice je umístna na vozíku, pojízdném po kolejové trati.

28

Tra (obr.3.2) je tvoena podprami o roztei 8 m, do kterých je vetknuta pevná osa, na které se na kulikových ložiskách otáí nosné kladky prmru ∅ 250 až 350 mm. Kladky spodní vtve jsou umístny na dvojnásobné roztei.

Obr.3.2. Tra lanopásového dopravníku Tažný prvek tvoí dvojice lan soubžné konstrukce Seal dle SN 024342, prmru ∅ 25

až 50 mm. Lana se kontrolují na statický tah pi zachování desetinásobné bezpenosti. Nosným prvkem je jednovložkový dopravní pás s pín vloženými prvky z pérové

oceli. Ty zajišují prhyb pásu dle množství dopravovaného materiálu a jeho návrat do pvodní ploché polohy pi prázdném dopravníku. Maximální šíka dopravního pásu je 1250 mm. Jeho spojování se provádí mechanickými spojkami, se kterými se již dodává, anebo vulkanizací. Pro zvtšení souinitele tení s lanem má dopravní pás po obou stranách klínové drážky.

3.2 Základy výpotu lanopásového dopravníku Lanopásový dopravník je možno poítat dle obdobného algoritmu jako dopravník pásový. Pro zjednodušený výpoet je možno využít normy DIN 22101. Kontrola šíky dopravního pásu

210,16. . .

3,6. . .d p

s

QS B tg k S

v kϕ

ψρ

= ≥ = [m2] [3.2]

kde k1 – souinitel píného prhybu pásu 1, 25;2,0∈ [-]

ostatní parametry viz. výpoet pásového dopravníku Potebný provozní výkon motoru

( ). . .

. 3,6. .367. 367. u

C f L Q HP m v Q P

η η= + ± + [kW] [3.3]

kde C - souinitel vedlejších odpor, závislý na délce dopravníku, viz. tab. 3.1 [-] f - pohybový odpor zatížení kladky na napjatém lan, doporuuje se f = 0,0067 [-] m - mrná hmotnost tažných, rotujících a nosných prvk dopravníku [kg.m-1] Pu - výkon potebný k urychlení hlavních hmot dopravníku [kW]

2

3

.( ).

10 . .u

r

v m q LP

t η

+= [kW] [3.4]

kde tr - doba rozbhu dopravníku [s] ostatní parametry viz výpoet pásového dopravníku

Tab. 3.1 Závislost souinitele vedlejších odpor C na délce dopravníku L Délka dopravní L [km] 1 2 3 4

Souinitel vedlejších odpor C [-] 1,20 1,15 1,10 1,10

29

29

4. Korekové elevátory

Korekový elevátor je dopravník pro svislou nebo šikmou dopravu, jehož unášecím (tažným) prvkem je nekonený dopravní pás, etz nebo dvojice etzu a nosným prvkem koreky, mechanicky s unášecím prvkem spojené.

Je uren pro svislou a úklonnou dopravu jemnozrných a drobn kusovitých materiál(cement, vápenec, písek, štrk a pod.) zrnitostí 0 až 60 mm, s maximem zrn pod 10 mm, malé vlhkosti, pi teplotách -20° až +130°C. Maximální dopravní výška je 40 m, u etzových dopravník až 90 m. Dopravní výkon je bžn 50 až 150 m3.h-1, u kapacitních mže být 500 m3.h-1 i více.

V posledním období se tento dopravník stále více používá i v potravináském a chemickém prmyslu i jako dopravník pro mezioperaní manipulaci.

Výhodou dopravníku je nízká spoteba energie (vyvážení obou vtví), malý vestavný prostor, relativn vysoký dopravní výkon, spolehlivý provoz, u etzových provoz v horkém prostedí. ástenou nevýhodou mže být omezena dopravní výška a prašnost pi dopravnkterých materiál.

Rozdlení korekových elevátor:

- svislé gravitaní odstedivé - šikmé gravitaní odstedivé - lomené

4.1 Hlavní ásti korekových elevátor

Hlavní ásti korekového elevátoru (obr.4.1) tvoí poháncí stanice (1), vratná stanice s napínáním (2), šachta (u šikmých dopravník nosná konstrukce) (3), tažný prvek (5), koreky (6), násypka (7) a výsypka (8).

Obr.4.1 Hlavní ásti korekového elevátoru

30

Poháncí stanice je umístna v hlav elevátoru. Na obr.4.2 je znázornna pro pásový tažný prvek. Pro menší výkony (do cca 12kW) se používá pevodových motor. Pro vtší výkony asynchronních motor s kotvou nakrátko s neregulaní hydrodynamickou spojkou anebo alespo s pružnou spojkou.

1 – elektromotor 2 - pružná (rozbhová) spojka 3 – brzda 4 – pevodovka 5 – pevná spojka 6 – hnací buben 7 – pohon pro revizní jízdu

Obr.4.2 Schéma poháncí stanice korekového elevátoru

Pevodovka je mechanická jednorychlostní kuželoelní. Na prvním hídeli pevodovky je malý pomocný motor dimenzovaný pouze na pekonání odpor prázdného dopravníku. Slouží pro jeho pomalý chod pi opravách, revizích a pod.

Poháncí stanice musí být vybavena brzdou pro udržení tažného prvku v klidu. Potebný moment brzdy se urí ze vztahu

max

1.0,5. . . . B

B b

p B

kM F D

i nη= ∆ [N.m] [4.1]

. . . .k V

k

HF V g k

tϕρ∆ = [N] [4.2]

kde F - statická pevaha plné vtve elevátoru [N] Db - prmr bubnu (etzového kola) [m] max - maximální úinnost poháncí stanice 0,95;1,0∈ [-]

ip - pevodový pomr [-] kB - bezpenost brzdy 1,5;2,2∈ [-]

nB - poet brzd [ks] H - dopravní výška [m] tk - rozte korek [m] Vk - vodní objem korek [m3] v - objemová hmotnost dopravovaného materiálu [kg.m-3] k - souinitel plnní korek [-]

Hnací bubny bývají prmru ∅ 0,4 až 1,25 m s maximální obvodovou rychlostí 3,5 m.s-1, etzová kola prmru 0,2 až 0,71 m s maximální obvodovou rychlostí 1,6 m.s-1.

31

Vratná a napínací stanice je vybavena stejným bubnem nebo etzovým kolem, jako poháncí stanice. Pedptí vychází u pásového tažného prvku z Eulerova vztahu (viz [1]) pro minimální odbíhající sílu

0 .

.

1sk F

Feµ π

≥−

[N] [4.3]

kde ks - statická bezpenost proti prokluzu [-] F - penášená obvodová síla [N] - souinitel tení mezi bubnem a pásem [-] asto staí k vyvození potebné odbíhající síly vlastní tíha dopravního pásu s koreky.

Pokud ne, je možno tažný prvek napínat pomocí šroub nebo závaží. Elevátor mže být otevený (obr.4.1,b) nebo uzavený (obr.4.1,a). V prvním pípad tvoí

nosnou konstrukci elevátoru zpravidla píhradová ocelová konstrukce. Ve druhém pípadtvoí nosnou konstrukci tzv. šachta. Ta bu stojí a je zakotvena na konstrukci vratné stanice anebo je zavšena na konstrukci poháncí stanice.

Tažný prvek elevátoru tvoí bu nekonený pás nebo etz. Dopravní pásy jsou stejného provedení jako u pásových dopravník a používá se pás gumových i PVC. Gumové pásy jsou vhodné pro teploty do 80°C, PVC do 130°C. Koreky se k pásu upevní šrouby se zvtšenou kuželovou hlavou (obr.4.3), piemž zadní strana korek je bu prolisována nebo jinak vhodn upravena. Šíka pásu se volí o 0,03 až 0,1 m širší než je šíka koreku.

Obr.4.3 Upevnní koreku šrouby k dopravnímu pásu

etzu jako tažného prvku se použije v horkých provozech, pro dopravu do vtších výšek a pi doprav abrazivního materiálu. Používají se etzy lánkové tepeln zpracované pro zvýšenou odolnost proti otru nebo etzy vysokopevnostní dle SN ISO 61079. Rovnž se používají i etzy sponové dle SN 26 0401. Vzhledem k dynamickému zatížení etz(polygonový efekt) je úelné používat etzy s menší rozteí. Pipojení korek k lánkovým etzm je oboustranné, u sponových etz centrální (viz obr.4.4).

Obr.4.4 Upevnní koreku k etzm

32

Koreky jsou vyrobeny s plechu tloušky 1 až 8 mm lisováním a svaováním. Jejich tvar a rozmry upravují SN 26 0010 až 14 nebo DIN 15231 až 15. Nejbžnjší je tvar dle obrázku 4.5. Zejména v potravináském a chemickém prmyslu se používají koreky z umlých hmot jako nylon, uretan, HD polyetylen a pod.

Obr.4.5 Provedení koreku

Velikost koreku je charakterizována tzv. vodním obsahem Vk [dm3]. Ten mže být 150 dm3 i vtší, s maximální šíkou b až 1,3 m. Pro ostatní rozmry platí tato konstrukní doporuení

c > 2 až 2,5 . dmax pro 10 až 25 % podíl dmax [m] [4.4] c > 4 až 5 . dmax pro 50 až 100 % podíl dmax [m] [4.5] tk = 2,2 až 3,0 . hk [m] [4.6]

kde dmax – maximální kusovitost dopravovaného materiálu [m]tk – rozte korek [m]

Násypka slouží k pivádní materiálu do korek. Dležité je rovnomrné plnní korek bez jejich peplování. Koreky se mohou plnit nasypáváním, hrabáním anebo kombinovaným zpsobem. Násypný zpsob (obr.4.6a) s pívodem materiálu pímo do korek je nejvhodnjší jak z hlediska energetického, tak z hlediska opotebení korek.

Obr.4.6,a Násypný zpsob plnní koreku

33

Hrabací zpsob plnní korek je znázornn na obr.4.6b. Spoívá v nabírání dopravovaného materiálu koreky v pat elevátoru a je vhodný jen pro neabrazivní a lehké materiály.

Obr.4.6,b Hrabací zpsob plnní koreku

Kombinovaný zpsob plnní nastává pi nedokonalém násypném zpsobu, kdy ást materiálu propadá kolem korek na dn šachty a je zde koreky nabírána.

Výsypka je umístna v hlav elevátoru a slouží k odvádní materiálu z korek. Vyprazdování korek mže být gravitaní, odstedivé, smíšené nebo nucené. Pi gravitaním vyprazdování se materiál odvádí pes vnitní hranu koreku psobením tíhové síly. Pi odstedivém vyprazdování se materiál odvádí pes vnjší hranu koreku psobením odstedivé síly. Smíšené vyprazdování je kombinací obou. Z hlediska dopravního výkonu je nejvýhodnjší.

Na zpsob vyprazdování lze soudit dle polohy tzv. pólu vyprazdování P (obr.4.7). Jeho poloha je dána prseíkem prodloužené výslednice gravitaní a odstedivé síly psobící na materiál v koreku a svislice, procházející stedem bubnu (etzového kola). Pólová vzdálenost je vzdálenost pólu od tohoto stedu.

Pro gravitaní vyprazdování platí, že p > R2, pro odstedivé vyprazdování p < Rb. Pro smíšené vyprazdování platí Rb ≤ p ≤ R2.

Obr.4.7 Silové pomry v hlav elevátoru

Z podobnosti šrafovaných trojúhelník se dá urit vzdálenost pólu p

2

.

. .T T

p m g

R m R ω= [4.7]

34

a po úprav

2

gp

ω= [m] [4.8]

Ze vztahu [4.5] se dá nap. pro p = RT urit úhlová rychlost hnacího bubnu (etzového kola), pi které dojde ke smíšenému vyprazdování.

0,5

sm

T

g

Rω

=

[s-1] [4.9]

Nucené vyprazdování je vtšinou spojeno s lomenými elevátory (obr.4.8) a spoívá v odvádní dopravovaného materiálu nuceným peklopením koreku.

Obr.4.8 Lomený elevátor

4.2 Základy výpotu korekových elevátor

Dáno: dopravní výška H [m] dopravované množství Q [t.h-1] objemová hmotnost materiálu v[kg.m-3]

Algoritmus výpotu1. Volba rychlosti v [m.s

-1]

dle druhu dopravovaného materiálu, viz nap. [2] bžný rozsah 0,8; 3,5∈ , etzové

dopravníky max.1,6 m.s-1. 2. Urení náhradního potebného prezu Sp [m

2]

35

3,6. . .p

s

QS

v kϕρ= [m2] [4.10]

kde k - souinitel plnní korek [-]

3. Urení objemu Vk [m3] a rozteí tk [m] korek

kp

k

VS

t≥ [m2] [4.11]

4. Urení velikosti obvodové síly F [N]

pFFFF ++= 21 [4.12]

kde F1 - síla potebná pro pekonání pohybových odpor dopravníku [N] F2 - síla potebná k pekonání dopravní výšky [N] Fp - síla potebná k pekonání odporu pi plnní korek [N]

Síla F1 je pro svislé dopravníky tém zanedbatelná. Doporuuje se ale o 10% zvýšit vypotenou sílu F2. Pro šikmé elevátory se odpor vypote jako u pásových dopravníks dosazením za mrný odpor od 0,25 pro menší rychlosti až po 0,4 pro vtší rychlosti.

2 . . . .kv

k

VF q H g k g H

tϕ ρ= ⋅ ⋅ = [N] [4.13]

1. . .( ).p k v

k

vF V k v v

tϕ ρ= + pro násypné plnní [N] [4.14]

. . .. k v k

p h

V k nF A

s

ϕ ρ= pro plnní hrabáním [N] [4.15]

kde v1 - dopadová rychlost materiálu = 0,5

1(2. g. h ) [m.s-1] [4.16]

h1 - pádová výška materiálu [m] Ah - mrná hrabací práce dle [2] viz. obr. 4.9 [J.kg-1] nk - poet souasn hrabajících korek [ks] s - dráha hrabání [m]

5. Potebný provozní výkon pohonu P [kW]

310

F vP

η

⋅=

⋅ [kW] [4.17]

kde - úinnost poháncí stanice 0,85; 0,95∈

6. Urení napínací síly FZ [N] (pro pásový tažný prvek)

0 .

.0,5. . .s k

z p

k

k F mF F m g H

e tµ π

≥ = + +

.

.2 . .

1s k

z p

k

k F mF m g H

e tµ π

≥ − +

−

[N] [4.18]

kde ks - statická bezpenost proti prokluzu (viz [1])

36

mp - mrná hmotnost pásu [kg.m-1] mk - hmotnost prázdného koreku [kg]

7. Urení maximální tahové síly v tažném prvku

max 0,5. . .kz p

k

mT F F m g H

t

= + + +

[N] [4.19]

Obr.4.9 Mrná hrabací práce [2]

37

5. etzové dopravníky

etzové dopravníky jsou dopravníky, jejichž unášecím nebo tažným prostedkem je jeden nebo dvojice nekonených etz.

V bžné praxi se setkáváme se temi typy tchto dopravník: - dopravníky lánkové - dopravníky redlerové - dopravníky heblové - dopravníky podvsné

5.1 lánkové dopravníky

lánkový dopravník je dopravník, jehož unášecím prostedkem je lánkové dopravní pásmo a tažným prvkem jeden až dva nekonené etzy. etz(y) spolu s lánky vytváí plastický pás dopravníku, který je velmi ohebný, schopný procházet svislé, ale i vodorovné oblouky.

lánkový dopravník je vhodný pro dopravu sypkých abrazivních materiál o pomrnvysokých teplotách (standardn do 200°C, ale s lánky ze žáruvzdorných ocelí se používají i pro dopravu popela pod elektrárenskými kotli) i pro dopravu kusových materiál (bedny, sudy, odlitky, výkovky apod.). Je vhodný pro dopravu vodorovnou i úklonnou do maximálního výkonu ± 20°, pro pímý smr i do oblouku (R ≥ 10m) pro menší a stední dopravovaná množství, obvykle do délky 100 m. Maximální rychlost dopravy je cca 1,3 m.s-1.

Výhodou tchto dopravník je možnost dopravy horkých a abrazivních materiál a doprava do oblouku, nevýhodou velká „mrtvá hmotnost“ pohybujících se ásti a velká energetická náronost.

5.1.1 Hlavní ásti lánkových dopravník

Hlavní ásti lánkových dopravník (obr.5.1) tvoí poháncí stanice (3), vratná stanice (4) s napínáním, nosná konstrukce s vedením (1) a lánkový pás s tažnými etzy (2).

Obr.5.1 Hlavní ásti lánkového dopravníku

38

Poháncí stanice (obr.5.2) je koncepn obdobná jako u všech pedchozích typdopravník s tím, že hnací buben je nahrazen etzovým bubnem, tj. bubnem s etzovým kolem nebo etzovými koly. Pohon etzového bubnu je bu jednostranný nebo oboustranný. Vtšinou typólový asynchronní motor s kotvou nakrátko pohání etzový buben pes pružnou spojku, jednorychlostní mechanickou pevodovku a pevnou spojkou.

Obr.5.2 Poháncí stanice lánkového dopravníku

Tvar etzového kola je závislý od typu použitého etzu. Pro sponové dopravní etzy je konstrukce a výpoet píslušného etzového kola dána SN 26 0491 (obr.5.3,a).

Tvar etzového kola pro lánkové etzy kalibrované viz. obr.5.3b. Prmr roztené kružnice etzového kola se urí ze vztahu

Obr.5.3,a Tvar etzového kola pro sponové etzy

180sin

r

tD

z

=°

[5.1]

kde t - rozte etzu [m] z - poet zub etzového kola [ks]

39

Obr.5.3,b Tvar etzového kola pro lánkové etzy

Vratnou stanici tvoí v podstat etzový buben uložený v ložiskách v posuvných domcích. Napínací síla se vyvozuje dvojicí stavcích šroub. Minimální zdvih napínacího zaízení by ml být l = 2.t∆

Nosná konstrukce lánkového dopravníku je pomrn robustní a je závislá hlavn od zpsobu vedení lánkového pásu (valivé nebo kluzné vedení), od potu a typu tažného etzu a od tvaru dopravní trasy (pímá nebo zakivená). Na obr.5.4 jsou dva píklady provedení nosné konstrukce.

Obr.5.4 Nosná konstrukce lánkového dopravníku

lánkový pás se skládá z jednotlivých lánk, podprných kladek a tažných etz. Tvar lánk a jejich provedení závisí hlavn od druhu dopravovaného materiálu. Vtšinou jsou lánky lisovány z plechu tloušky 3 až 4 mm. Pro dopravu kusového materiálu se používá plochých lánk (obr.5.5,a), jejichž šíka by mla o 80 až 100 mm pevyšovat maximální píný rozmr dopravovaných kus.

Rovnž pro dopravu sypkých materiál se používá plochých lánk šíky až 2000 mm, ale bžn se dává pednost tvarovaným lánkm (obr.5.5,b). Výška lánk bývá 0,1 až 0,5 násobkem jejich šíky.

Podepení a vedení lánkového pásu je bu kluzné nebo valivé. Zachycuje tíhové síly od lánkového pásu a dopravovaného materiálu. Tyto síly bývají velké a mají znaný vliv na

40

pohybové odpory dopravníku a proto se kluzné vedení doporuuje jen u krátkých, málokapacitních dopravník.

Tažným prvkem je jeden nebo dvojice nekonených etz bu sponových dle SN 26 0401 nebo lánkových dle SN ISO 61079.

5.1.2 Základy výpotu lánkových dopravník

Dáno:

délka dopravníku L [m] dopravní výška H [m] dopravované množství Q [t.h-1] sypná hmotnost materiálu s [kg.m-3] dynamický sypný úhel d [deg]

Algoritmus výpotu1. Volba rychlosti v [m.s

-1]

Rychlost se volí do 1,3 m.s-1, nejastji cca 1 m.s-1. Pro lánkové podavae 0,1 až 0,5 m.s-1 .

2. Urení potebného prezu [m2]

nap. dle vztahu 2.11 3. Urení tvaru lánku a výpoet nápln [m

2]

pro plochý lánek bez bonic platí vztah 2.12

Obr.5.5,a Plochý lánek lánkového dopravníku

pro plochý lánek s bonicemi .S b h= [m2] [5.2]

pro tvarovaný lánek

Obr.5.5,b Tvarovaný lánek lánkového dopravníku 21

. . .6 dS B h B tgψ= + [m2] [5.3]

41

Musí platit

pS S≥

4. Obvodová síla na poháncím etzovém bubnu F [N]

pFFFF ++= 21 [N] [5.4]

1 (2 ) cos( )p vF w L g m q mε = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ +

[N] [5.5]

2F q H g= ± ⋅ ⋅ [N] [5.6]

p BV TMF F F= + [N] [5.7]

kde w - redukovaný souinitel tení, pro valivé vedení

2. .

k

e dw

D

µ+= [-] [5.8]

e - rameno valivého tení [m] - souinitel epového tení [-] d - prmr epu podprné kladky [m] Dk - prmr kladky [m] mp - mrná hmotnost lánkového pásu [kg.m-1] q - mrná hmotnost dopravovaného materiálu [kg.m-1] mr - mrná hmotnost rotujících ásti redukovaná do lánkového pásu [kg.m-1] FBV - odpor boního vedení (viz 2.31) [N] FTM - odpor z trhání materiálu, je-li lánkový dopravník použit jako podava [N]

5. Potebný provozní výkon pohonu lánkového dopravníku P [kW]

310

F vP

η

⋅=

⋅ [5.9]

kde - úinnost poháncí stanice

5.2 Redlerové dopravníky

Redler je dopravník, jehož tažným prvkem je etzové pásmo s unášei, posouvající materiál v uzaveném žlabu v prezu vtším, než je elní plocha unášee (obr.5.5).

Obr.5.5 Princip redleru

Materiál horní vrstvy spoívá na materiálu vrstvy spodní a je unášen rozdílem vnitních sil od vnitního tení mezi vrstvami v rovin horní hrany unáše a tecích sil mezi

42

materiálem a stnami žlaby. Rychlost pohybu materiálu (dopravní rychlost v) je menší než rychlost etzového pásma vr.

.r rv c v= [m.s-1] [5.10]

kde cr - souinitel rozdílu rychlosti materiálu a etzu [-] v závislosti na materiálu a sklonu dopravníku nabývá hodnot 0,6; 0,9∈

Redlery se používají pro dopravu práškových a zrnitých materiál do maximální kusovitosti 50 mm a do teploty dopravovaného materiálu až 300°C. Vzhledem k pímému kontaktu materiálu s vodícím žlabem, nejsou píliš vhodné pro dopravu abrazivních materiálu, anebo vyžadují speciální úpravu. Nejsou ani vhodné pro dopravu lepkavých a lehce drtitelných materiál.

Redlery se používají pro dopravu vodorovnou, úklonnou i svislou, pro pímý smr i do oblouku, ale jen ve smru ohybu etzu. asto se redlery používají pro vynášení materiálu ze zásobníku, jako podavae.

Vodorovné redlery bývají do 130 m délky a 600 t.h-1 dopravního výkonu, svislé do 30 m dopravní výšky a 300 t.h-1 dopravního výkonu. Rychlost etzového pásma redleru bývá do 0,63 m.s-1.

Redlery bývají jednoetzové (do 0,5 m šíky etzového pásma) anebo dvouetzové.

5.2.1 Hlavní ásti redlerových dopravník

Hlavní ásti redleru (obr.5.6) je poháncí stanice s napínáním, vratná stanice, žlab a etzové pásmo s unášei.

Poháncí stanice je koncepn obdobného uspoádání jako u jiných etzových dopravník. Tvar etzového kola je pizpsoben typu etzu. Ve dn poháncí stanice je otvor, kterým se odvádí materiál z dopravníku. Souástí poháncí stanice je napínací zaízení, tvoené pomocnou ržicí (ržicemi) posouvatelnou stavcím šroubem. Napínací síla bývá 400 až 1000 N.

1 – poháncí stanice, 2 – vratná stanice, 3 – žlab, 4 – víko, 5 – etz s unášei, 6 – vedení, 7 – mezidno, 8 – napínací ústrojí

Obr.5.6 Hlavní ásti redleru

Vratná stanice je tvoena jenom etzovým bubnem.

43

Žlab sestává z plechových (tlouška plechu 3 až 8 mm) svaovaných díl obdélníkového prezu délek 900 až 2900 mm spojených navzájem pírubami. Šíka žlabu bývá 160 až 1000 mm. Dno bývá opateno kluznými lištami pro vedení etzového pásma.

Pro snížení prašnosti je žlab shora uzaven víkem. V horní ásti žlabu je na boních stnách upevnno vedení pro vratnou vtev etzového pásma. V nkterých pípadech se používá mezidno, které oddluje dopravu v obou vtvích redleru.

etzové pásmo s unášei je tvoeno speciálními, kloubovými, tzv. „redlerovými“ etzy. Píklad jednoduchých a dvojitých etz viz. obr.5.7.

Obr.5.7 Jednoduché a dvojité etzy redleru

Svislé redlery (obr.5.8) vyžadují speciální unášecí etzy a svislou šachtu zcela vyplnnou materiálem. K doprav se využívá poznatk z mechaniky sypkých materiál. Blíže viz nap. [2].

Obr.5.8 Svislý redler

5.2.2 Základy výpotu redlerových dopravník

1.Objemový dopravní výkon redleru Qv [m3.h

-1]

3600. . . .v r v rQ S v c c= [m3.h-1] [5.11]

kde S - prez materiálu ve žlabu [m2] vr - rychlost etzového pásma s unášei [m.s-1] cv - souinitel zmenšení dopravovaného objemu 0,9; 0,95∈

44

2.Urení obvodové síly na etzovém bubnu F [N]

[ ](2 ). cos( ) .sinrF L g m q w qε ε= ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ± [N] [5.12]

kde L - délka dopravníku [m] mr - mrná hmotnost etzového pásma s unášei [kg.m-1] - úhel sklonu dopravníku [deg] w - mrný pohybový odpor [-], závisí na šíce žlabu a souiniteli smykového tení mezi

dopravovaným materiálem a žlabem, nap. pro B = 1m, = 0,3 je w = 0,65, na druhé stranpro B = 0,2m, = 0,9 je w = 2,5.

Urení potebného píkonu hnacího motoru nap. dle vztahu [2.9]

3.Urení maximální tažné síly v etzovém pásmu Tmax [N]

max 2zF

T F= + [N] [5.13]

kde Fz – napínací síla [N]

5.3 Heblové dopravníky

Heblový dopravník je dopravník, jehož vodícím prvkem je speciální žlab a tažným prvkem etzové pásmo s hebly. Materiál se posouvá v horní vtvi žlabu (obr.5.10) po tzv. kluznici. Dopravník je vhodný pro pímoarou vodorovnou a úklonnou (do cca ± 30°) dopravu neabrazivních materiál, zejména uhlí.

Jeho výhodou je velká nezávislost na zpsobu uložení trati (dovoluje svislé i vodorovné vychýlení ve spojích), velké krátkodobé petížení (až 100% dopravního výkonu), tuhá a pevná konstrukce, vhodnost pro dopravu horkých materiál. Mezi nevýhody nutno uvést velkou energetickou náronost, znané upotebení žlab a velkou hmotnost jednotlivých díl.

Jedná se o typický dlní dopravník, bez kterého se moderní uhelné hornictví neobejde. Délky takových dopravník jsou 250 m i více, dopravní výkon až 3000 t.h-1, rychlost etzu okolo 1 m.s-1. Tyto dopravníky je nutno v nerozebraném stavu pín (v porubu) nebo podéln (pod porubem) posouvat.

Používají se i lehí konstrukce heblových dopravník, které mají podobné uplatnní jako redlery.

Obr.5.9 Heblový dopravník

45

Obr.5.10 Princip heblového dopravníku

5.3.1 Hlavní ásti heblového dopravníku

Hlavní ásti heblového dopravníku (obr.5.9) jsou poháncí (1) a vratná (2) stanice, tra(3) a etzové pásmo s hebly (4).

Poháncí stanice (obr.5.11) mže být v píném i podélném uspoádání. Koncepn je podobná jako u jiných etzových dopravník. Liší se hlavn instalovaným píkonem elektromotor. V souasné dob se u dlních dopravník používají asynchronní motory s kotvou nakrátko výkonu až 315 kW (1000V). U pohonu je vhodné použít hydrodynamickou rozbhovou spojku. Krom klasických mechanických pevodovek se zaínají používat i pevodovky planetové.

Obr.5.11 Poháncí stanice heblového dopravníku

Vratná stanice, zejména u porubových dopravník bývá velmi asto pohánna. Její provedení je pak identické jako u poháncí stanice. U kratších dopravník tvoí vratnou stanici jen etzový buben uložený v ložiskách. U kratších stabilních dopravník se vratné stanice využívá k napínání etzu.

Tra dopravníku je tvoena žlaby, pechodovými žlaby a nastavnými a nahrnovacími plechy. Žlab dopravníku (obr.5.12) je svaen ze dvou E-profil a z kluznice a standardn je délky 1,5 m. Na kvalit kluznice závisí životnost žlabu a vyrábí se proto ze speciálního otruvzdorného materiálu obchodního rázu Abrazit, tloušky 16 až 32 i více mm. Žlaby jsou, vzhledem ke svému použití ve stížených dlních podmínkách a vzhledem ke zpsobu plnní

46

dobývacím strojem, velmi nízké. Pechodové žlaby tvoí spojení mezi poháncí a vratnou stanicí a žlaby. Nastavné plechy (obr.5.13) umožují krátkodob petížit dopravník. Nahrnovací plechy se používají pouze u porubových dopravník a slouží k nakládání rozpojeného uhlí na dopravník.

Obr.5.12 Žlab heblového dopravníku

etzové pásmo s hebly (obr.5.14) je tvoeno jedním nebo dvma nekonenými etzy s hebly v roztei cca 1 m. Nejastji se používají dvouetzová pásma v centrálním nebo boním uspoádání. Zásadn se používají lánkové vysokopevnostní etzy, nap. dle SN ISO 61079. Hebla jsou pevná, k etzm se pichycují pomocí tmen, nebo dvoudílná.

Obr.5.13 Nástavné plechy heblového dopravníku

Obr.5.14 etzové pásmo s hebly

47

5.3.2 Základy výpotu heblových dopravník

1.Urení dopravního výkonu Q [t.h-1

]

3,6. . . .sQ S k vϕρ= ∆ [t.h-1] [5.14]

kde S - prez materiálu na heblovém dopravníku [m2] viz. nap. [1] str. 36 s - sypná hmotnost [kg.m-3] k - souinitel plnní dopravníku [-] v - rychlost materiálu na dopravníku [m.s-1] rozdíl rychlosti etzového pásma a nakládacího zaízení, nap. dobývacího kombajnu

2.Urení obvodové síly na etzovém bubnu F [N]

h sF F F= + [N] [5.15]

.( ). .( .cos sin ).h r h zF L m q g k kε ε= + + [N] [5.16]

. . .( .cos sin ).s r s zF L m g k kε ε= − [N] [5.17]

kde L - délka dopravníku [m] mr - mrná hmotnost etz s hebly [kg.m-1] q - mrná hmotnost dopravovaného materiálu [kg.m-1]

3,6.

Qq

v=

∆

kh - souinitel odporu horní vtve [-] - úhel sklonu dopravníku ve smru dopravy [deg] kz - souinitel zakivení trat [-] = 1,0 pro stabilní dopravník = 1,1 pro podéln pesouvaný dopravník = 1,2 pro pín pesouvaný dopravník ks - souinitel odporu spodní vtve [-] = uzavená vtev 0,6; 0,95∈

= otevená vtev 0,32; 0,35∈

Fh - odpory horní vtve dopravníku [N] Fs - odpory spodní vtve dopravníku [N]

Doporuení pro kh: .(0,32 0,0004. ) 0,312. r

h

r

q q mk

q m

+ +=

+ [5.18]

3.Celkový píkon motor poháncí stanice P [kW]

310

F vP

η

⋅=

⋅ [kW] [5.19]

Výkon 1 elektromotoru m

e

PP

n≥ [kW]

kde ne - poet elektromotor.

55

6. Šnekové dopravníky

Šnekový dopravník je dopravník, jehož pracovním prvkem je šnekovnice rotující v pevném žlabu, piemž tení mezi materiálem a žlabem (tení za klidu) je vtší než tení mezi rotující šnekovnicí a materiálem (tení za pohybu). Výsledkem je, že se materiál posouvá ve žlabu i když materiál šnekovnice i žlabu (ocelový plech) je stejný.

Je vhodný pro malá a stední dopravována množství (do 50 výjimen do 200 m3.h-1) na kratší vzdálenosti (asto jako podava do 5m) pro vodorovné a úklonné (do 20°) trat. Používá se i pro speciální úely jako míchací, tídící nebo odvodovací dopravník.

Správná funkce dopravníku je podmínna pouze ásteným naplnním žlabu materiálem (obr.6.1) a rovnomrným pívodem materiálu na dopravník.

k = 0,15 nap. pro písek, koks k = 0,30 nap. pro cement, kusové uhlí

k = 0,45 nap. pro obilí, suché uhlí Obr.6.1 Využití prezu žlabu pi rzném souinitel plnní

Základní podmínkou dopravy je, aby odstedivá síla byla menší nebo rovna tíze dopravovaného materiálu, tj.:

2.0,5. . .m D m gω ≤ [6.1] Po dosazení za úhlovou rychlost 2. .nω π= je možno vypoítat kritické otáky

šnekovnice, pi kterých se budou ob síly navzájem rovnat 0,5

1.

2. 0,5.kr

gn

Dπ

=

[s-1] [6.2]

a nebo 0,50,7.krn D−

[s-1] [6.3]

Nejvtší dopravní výkon je pi polovin kritických otáek, to znamená optimální otáky se urí ze vztahu:

0,50,5. 0,35.krn n D−= [s-1] [6.4]

dopravní vodorovné šikmé svislé

Rozdlení šnekových dopravník míchací jednoduché dvojité šnekové trouby, viz obr.6.12

56

Rozdlení dle provedení šnekovnice a) šnekovnice plná, obr.6.2

Obr.6.2 Plná šnekovnice

b) šnekovnice obvodová, obr.6.3

Obr.6.3 Obvodová šnekovnice

c) šnekovnice lopatková, míchací, obr.6.4

Obr.6.4 Lopatková šnekovnice, míchací

d) bezosá šnekovnice, obr.6.5

Obr.6.5 Bezosá šnekovnice

e) hebenová šnekovnice – plná šnekovnice s pravidelnými výezy po obvodu f) perušovaná šnekovnice – obvodová šnekovnice s vynechanými ástmi obvodu Rozdlení šnekových dopravník dle umístní pohonu a) tlané b) tažné

Rozdlení dle stoupání šnekua) pravé, obr.6.6

Obr.6.6 Šnekovnice s pravým stoupáním

57

b) levé, obr.6.7

Obr.6.7 Šnekovnice s levým stoupáním

c) kombinované, obr 6.8

Obr.6.8 Šnekovnice kombinovaná s levým i pravým stoupáním

Rozdlení dle sklonua) vodorovné, obr.6.9

Obr.6.9 Vodorovný šnekový dopravník

b) úklonné, obr.6.10 c) svislé, obr.6.11

d) kombinované

Obr.6.10 Úklonný šnekový dopravník

58

Obr.6.11 Svislý šnekový dopravník

Obr.6.12 Šneková trouba

6.1 Základní ásti šnekového dopravníku (SN ISO 5010)

Hlavní ásti šnekového dopravníku (obr.6.13) tvoí pohon, šnek a žlab. Pohon nejastji tvoí pevodový elektromotor anebo elektromotor s frekvenním

mniem. Hnací skupina se ukládá obvykle na konzolu spojenou s elem žlabu nebo pírubovým spojem pímo na elo žlabu. U vtších jednotek má pohon samostatný základ. Hnací moment se z výstupního hídele pevodovky penáší na hídel šneku pružnou spojkou.

Dle umístní pohonu se také rozlišují šnekové dopravníky tlané a tažné. V pípad, že se materiál dopravuje smrem od pohonu se pohon nazývá tlaným. Pokud je smr dopravy materiálu k pohonu je pohon nazýván tažným.

1. Koncové ložisko šnekového hídele, 2. žlab, 3. šnekový hídel, 4. závsné ložisko šnekového hídele, 5. ložisko pohonu, 6. pohon

Obr.6.13 Šnekový dopravník

59

Šnek je podstatnou ástí šnekového dopravníku a je urující pro jeho vlastnosti. Je složen z hídele a šnekovnice. Hídel mže být plný i trubkový s plnými epy pro uložení v ložiskách. Na hídeli je upevnna šnekovnice. Šnekovnice mže mít levé nebo pravé stoupání. Možné je i uspoádání dvou šnekovnic s opaným stoupáním v rzných ástech téhož hídele, což umožuje protismrný pohyb materiálu ve stejném žlabu.

Stoupání šnekovnice h se volí: h = D pro malé prmry, h = 0,8.D pro vtší prmry

Prmr šnekovnice D se volí:

max12.D d≥ u tídného materiálu

max4.D d≥ u netídného materiálu

kde dmax je maximální zrnitost dopravovaného materiálu [mm]. Doporuená ada prmr šnekovnic D je: 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630 mm.

Dle provedení mže být šnekovnice: a) plná – tvoena plochým závitem z ocelového plechu i jiného materiálu nebo odlitek,

který je svým vnitním prmrem uchycen na hídeli šneku. Šnekovnice z ocelového plechu bývá vyrobena bu válcováním z pásu, nebo svaováním mezikruhových výstižk, které jsou v jednom míst radiáln rozstiženy a roztaženy na píslušné stoupání. Vícechodé šneky jsou vhodné pro šikmé šnekové dopravníky dopravující velmi sypké materiály, nebo zabraují zptnému pohybu materiálu.

b) obvodová – urena pro dopravu tuhých, hustých, tekoucích a lepkavých materiál. Šnekovnici zde tvoí opt šroubová plocha vytvoená z plechu, která je upevnna ke hídeli v urité odlehlosti pomocí držák z ploché oceli. Takto zhotovený šnek nemá kouty mezi šnekovnicí a hídelí, takže se materiál nenalepuje.

c) lopatková, míchací – používají se speciální segmenty, které nejen dopravují, ale také zajišují správné promíchání dopravovaného materiálu.

d) kuželová – používá se pro speciální úely. Je možná výroba šnekovnice s promnným stoupáním, kde nejmenší prmr je na vstupu a dochází tím k nakypení materiálu. Použití je vhodné pro materiály, které jsou kompresibilní.

Hídel šneku penáší toivý moment od pohonu na šnekovnici. Bývá pi menších rozmrech šneku plný, vtšinou kruhového, nkdy též tvercového prezu. Nkdy se používají tzv. dlené šneky. Pi vtších rozmrech se vyrábí z ocelové, tlustostnné trubky. Šneky s trubkovým hídelem mají pi nízké hmotnosti znanou ohybovou tuhost. epy pro uložení hídele v ložiskách a pro spojky jsou v trubce zalícovány a proti otáení zajištny šrouby, kolíky nebo svary.

Hídel šneku je svými konci uložen v pedním a zadním ele žlabu, a to zpravidla ve valivých ložiskách, z nichž jedno musí zachycovat axiální síly. Pro správnou funkci ložisek je nutno správn vyešit mazání.

Dále proti pílišnému prhybu hídele je nutno ho uložit po 2÷3 metrech v podprných vodících ložiskách. Tato ložiska bývají výškov stavitelná, kluzná s pouzdry ze šedé litiny, bronzu, popípad plastických hmot. Konstrukn musí být zajištno i mazání kluzných ložisek.

60

V místech uložení hídele bývá provedeno i spojování jednotlivých díl šneku. Spojení se provádí nalisováním, spojením pomocí pírub i pomocí drážkovaného spojeni. Hídel je vytvoen bud' z jednoho kusu, nebo sestaven z díl. Spoje musí vyhovt jak krouticímu momentu, tak musí zamezit prhybu. Dále se nesmí spojením vytvoit výstupky bránící posouvání materiálu.

Šnekový hídel, viz obr.6.14 je trubkový hídel se šnekovnicí opatený epem pohonu (pro uložení v ložisku a pívod toivého momentu), koncovým epem a podle poteby epy pro závsná ložiska, viz (obr.6.15).

Obr.6.14 Šnekový hídel

Obr.6.15 Závsná ložiska šnekového hídele

Žlab, viz obr.6.16 tvoí nosnou ást dopravníku. Mívá tvar písmene U nebo je prezu kruhového a jeho rozmry jsou odvozeny od rozmru šneku. Minimální vle mezi šnekem a žlabem bývá 5 až 10 mm a je to dáno výrobními tolerancemi šneku a hlavn druhem dopravovaného materiálu. Podobn jako šneky jsou žlaby sestavené do potebné délky. Bývají z ocelového plechu o tloušce 2÷10mm. V horní ásti prezu žlabu je plech ohrann. Takto vytvoený lem zvyšuje tuhost žlabu a umožuje upevnní víka, kterým se žlab v nkterých pípadech zakrývá. Má-li být uzavení žlabu prachotsné a vzduchotsné, je žlábek vyplnn tsnícím materiálem. Excentrickým umístním šneku ve žlabu se zabrání píení materiálu mezi šnekem a žlabem, nebo se vle mezi šnekem a žlabem zvtšuje ve smru otáení. Krom toho se snižuje otr materiálu i opotebení šneku a žlabu. Je-li koryto delší, je opateno žebrovitými pínými výztuhami zakonenými pírubou pro pipevnní na podlahu nebo konstrukci. V nkterých pípadech je možné vytvoit koryto pímo zdivem nebo betonem, ovšem s povrchem hlazeným a náležit zpevnným.

Dopravovaný materiál se do žlabu pivádí shora, pivádcími otvory ve víku, je-li žlab krytý. Pivádní materiálu je možné v libovolném míst, musí být ovšem rovnomrné. Odvádt materiál z dopravníku je opt, možné z libovolného místa, a to otvorem se šoupátkem ve dn žlabu nebo klapkou na konci žlabu. Lze také odvádt i na nkolika místech, což se zajišuje uzavíratelnými otvory, které jsou uzavírány run nebo mechanicky.

Pro zvýšení otruvzdornosti žlabu a k zajištní nižší hlunosti šnekového dopravníku se používají speciální výstelky dna žlab z plastických hmot. Pro zvýšení dopravního množství se nkdy žlaby nadstavují.

61

Obr.6.16 Žlab šnekového dopravníku

6.2 Výpoet šnekových dopravník:

Dopravní množství: 2.

3,6. . . . . .4 s

DQ h n kϕ

πρ λ= [t.h-1] [6.5]

kde: h – stoupání šneku[m] n – otáky šneku [s-1] ρs – sypná hmotnost [kg.m-3] kϕ – souinitel plnní [-] D - prmr šnekovnice [m] – souinitel sklonu dopravníku [-], (viz tab.6.1)

Tabulka 6.1

Rychlost pohybu materiálové vrstvy:

.v h n= [m.s-1] [6.6] v bývá v intervalu 10, 2;0,4 .m s−∈ výjimen 0,5 m.s-1

Výkon na hídeli dopravníku: Pk [kW] .

.( .cos sin ).3600k

Q LP w gε ε= + [6.7]

kde L – délka dopravníku [m] Q – dopravované množství [t.h-1] w – mrný odpor proti pohybu, viz tab.6.2

Tabulka 6.2

Dopravovaný materiálSouinitel

odporu w Prach, jemné zrno 2,5

Písek, cement 3,2 Škvára, hlína, popel 4

Ruda 5

[deg] 0 5 10 15 20 [-] 1 0,9 0,8 0,7 0,6

62

Píkon motoru P [kW]:

(1,15 1,20). k

c

PP

η= ÷ [6.8]

kde cη - celková úinnost pohonu [-]

Toivý moment na hídeli šneku:

n

PM K ..2 π

= [Nm] [6.9]

Axiální síla v ložisku:

( ).K

A

s

MF

R tg α δ=

+ [N] [6.10]

kde: Rs[m] – úinný polomr šneku, (0,7 0,8).2

D∈ ÷

α [rad] – úhel stoupání šneku δ [rad] – tecí úhel mezi materiálem a šnekovnicí

63

7. Vibraní dopravníky

Vibraní dopravník je dopravník, který využívá k pemisování materiálu setrvaných sil, psobících na ástice dopravovaného materiálu. Setrvané síly vznikají harmonickým kmitavým pohybem žlabu (dopravníky s mikrovrhem) pi kterém dochází v urité fázi k oddlení ástic materiálu od žlabu (svislá složka zrychlení kmitavého pohybu je vtší než gravitaní zrychlení).

Jsou vhodné pro pímoarou vodorovnou a úpadní dopravu (do 15 deg) práškových nebo sypkých materiál na krátké vzdálenosti. Používají se ve všech prmyslových odvtvích.

Zvláš výhodné je jejich použití pro dopravu hmot abrazívních, chemicky agresivních, horkých, prašných a plynujících. Dopravní žlab totiž mže být nahrazen trubkou. Proces dopravy mže být propojen s technologickými postupy jako tídní, promývání, ochlazování, sušení aj. Nejastji jsou používány jako vibraní podavae, tídie a praky.

Obr.7.1 Princip dopravy mikrovrhem

Vlastní vibraní dopravníky nemohou v bžných podmínkách soupeit s dopravními prostedky s tažným elementem (pásovými, etzovými aj. dopravníky). Jejich délka je omezena, konstrukce tžší, nákladnjší, dynamicky namáhaná a složitjší. Nevýhodou jsou rovnž nepíznivé dynamické úinky penášející se do základ a na konstrukce budov a

64

pomrn malá dopravní rychlost do 0,4 m.s-1. Dále se budeme zabývat pouze vibraní dopravou, pedevším vibraními podavai.

Princip dopravy je znázornn na (obr.7.1) [2].

Žlab kmitá frekvencí f pod úhlem ke smru dopravy (k vodorovné rovin), takže jeho dno, na nmž spoívá dopravovaný materiál je stídav v horní a dolní krajní poloze. V uritém okamžiku se ástice materiálu oddlí od žlabu a pohybuje se šikmým vrhem až jeho dráha protne dno žlabu.

Za pedpokladu harmonického kmitání žlabu .sinž žx X tω= [7.1]

a složka kmitání ve smru pohybu materiálu .cos .sinžx žx X tβ ω= [7.2]

a složka kolmá ke smru pohybu materiálu .sin .sinžy žx X tβ ω= [7.3]

kde Xž – amplituda kmitání žlabu [m], – úhlová frekvence kmitání žlabu [s-1], t – as [s], – úhel kmitání žlabu [rad].

Dvojí derivací složky kolmé ke smru pohybu dostaneme 2. .sin .sinžy ža X tω β ω= − [m.s-2]. [7.4]

Nejvtší hodnota ažy je pro sin 1tω = − a to 2

max . .sinžy ža X ω β= [m.s-2]. [7.5]

Podmínkou dopravy dopravníkem s mikrovrhem je, aby maxžya > g, tj., aby (pro

vodorovný dopravník): 2. .sinžX

g

ω β> 1. [7.6]

Podmínkou dopravy ve sklonu je (obr.7.2)

( )2. .sin

.cosžX

g

ω ε β

ε

+ > 1 [7.7]

Obr.7.2 Doprava mikrovrhem ve sklonu

65

7.1 Hlavní ásti vibraního dopravníku

Hlavní ásti vibraního dopravníku (obr.7.3) jsou: pohon, tedy zdroj kmit, zpravidla pevn spojený se žlabem, dopravní žlab resp. dopravní trubka podéln a pín vyztužená, pružiny ocelové nebo pryžové a klouby sloužící k podepení nebo zavšení

dopravníku.

1 – dopravní žlab, 2 – elektromagnetický nebo elektromechanický budi kmit, 3 – závsná táhla s klouby, 4 – podprné pružiny, 5 – pohon s výstedníkovým hídelem

Obr.7.3 Vibraní podava a) elektromagnetický, zavšený, s pímoarým kmitáním, b) výstedníkový, podepený, s kruhovým kmitáním

Nejastji používaným zdrojem pímoarých kmit u dnešních vibraních stroj jsou: - elektromagnetický budi kmit, - dvojice vibraních elektromotor, - samobalanní budie kmit (jsou již na ústupu).

Pro správný návrh potebného budie kmit je nutno urit potebnou budící sílu, tj. tah elektromagnetu nebo velikost odstedivé síly samobalanního budie v ose kmitání.

Elektromagnetický budi pímoarých kmit je v podstat elektromagnet, jehož kotva s pídavnou hmotou m1 je pevn spojena se skíni síta nebo žlabem dopravníku i vynašee M2. Tleso budie s cívkami je ke kotv a tedy žlabu pipojeno pružnou vazbou – pedepjatými tlanými pružinami. Schéma dopravníku s elektromagnetickým budiem je znázornno na obr.7.3,a, vlastní budi na obr.7.4. Jádro elektromagnetu M1 je pes usmrova napájeno stejnosmrným proudem, kotva je napájena proudem stídavým. Frekvence kmitání mže dosáhnout až 100 Hz, velikost amplitudy kmitání lze mnit zmnou naptí.

Rozsah frekvence kmitání 10 ÷ 100 Hz Rozsah amplitudy kmitání 0,05 ÷ 10 mm Dopravní rychlost bývá -10,2 0, 45 m.sv ≤ ÷

Potebný tah elektromagnetického budie pro rozkmitání dopravníku 2

2 .žF M X ω= ⋅ [N] [7.8]

kde M2 - celková kmitající hmotnost žlabu vetn budie, materiálu na žlabu [kg], – kruhová frekvence kmitání, f⋅⋅= πω 2 [s-1], f – frekvence kmitání žlabu zpravidla totožná s kmitotem stídavého proudu [s-1].

66

M1 – jádro elektromagnetu, M2 – vlastní žlab dopravníku, m1 – kotva s pídavnou hmotou Obr.7.4 Elektromagnetický budi pímoarých kmit

Mechanický budi samobalanní pímoarých kmit je tvoen masivní skíní, v níž jsou valiv uloženy dva hídele opatené nevyváženými (debalanními) závažími a vzájemnsvázány ozubeným pevodem 1pi = . Debalanní závaží jsou spolu s hídeli fázovány

ozubením tak, aby se složky odstedivých sil kolmých na osu kmitání vzájemn rušily a složky ve smru kmitání sítaly.

Složky odstedivé síly 20 . . .cos2

mr tω ω se ruší, složky 20 . . .sin

2

mr tω ω se sítají.

Výsledná odstedivá síla v ose kmitání: 202. . . .sin

2

mF r tω ω= [N] [7.9]

Obr.7.5 Princip samobalanního budie kmit

67

Maximální odstedivá síla – budící síla – je 2

0. .F m r ω= [N] [7.10]

kde m0 [kg] - hmotnost všech debalanních závaží, r [m] – polomr rotace tžišt závaží, [rad. s-1] – úhlová rychlost rotace závaží.

Tato síla musí udržet v trvalém kmitavém pohybu s pedem zvolenými parametry kmitání (výchylkou, frekvencí, úhlem vrhu) hmotnost dopravníku, budie, závs a materiálu na žlabu.

Obr.7.6 ez vibraním elektromotorem

Samobalanní budie pímoarých kmit byly již v 60. letech 20. století nahrazovány dvojicí tzv. vibraních elektromotor (vibromotor). Vibraní podava s dvojicí vibraních elektromotor, viz obr.7.7. Jedná se o asynchronní elektromotor s kotvou nakrátko, jehož hídel je na obou koncích opaten letmo uloženými nevývažky (debalanními závažími), viz obr.7.6. Uvedeme-li vibromotory do protismrné rotace dosáhneme stejného efektu jako u výše popsaného samobalanního budie. Vlastní tíha dvojice vibromotor je menší než samobalanního budie, odpadá emenový pevod mezi elektromotorem a budiem; vibromotory mohou být uloženy nejen nad nebo pod vibraním žlabem, ale také na jeho bonicích . Frekvence kmitání je dána volbou elektromotoru (48 Hz, 24 Hz, 12 Hz, 10 Hz), piemž lze u každého typu elektromotoru mnit frekvenci kmitání pomocí pedazeného frekvenního mnie. Zmnou frekvence kmitání lze mnit postupovou rychlost materiálu na žlabu a tím i regulovat dopravované množství. Rychlost dopravy bývá 0,45v ≤ [m.s-1].

Obr.7.7 Vibraní podava s dvojicí vibraních elektromotor

68

Maximální budící síla u pímoae kmitajícího stroje je vyvozena dvmi vibromotory 2

max 0. .F m r ω= [N] [7.11]

kde 0m - hmotnost debalanních závaží obou motor [kg],

r – polomr rotace tžišt nevývažk [m], – úhlová frekvence kmitání (60÷300) [s-1].

Žlab dopravníku (obr.7.8) a tídie (obr.7.9) jsou vyrobeny z ocelového plechu. Pestože princip dopravy i abrazivních materiál je ke žlabu v podstat šetrný, vyrábí se dno pro zvýšení životnosti žlabu žebrované, anebo s otrovými plechy. Nejbžnjší šíky žlabu korespondují se šíkami dopravního pásu a jsou tedy 0,8; 1,0; 1,2 a 1,4 m.

Obr.7.8 Žlab vibraního dopravníku

Obr.7.9 Žlab vibraního tídie

Hlavní rozmry vibraních dopravník (šíka, délka a výška dopravního žlabu) a parametry jejich kmitání uvádí normy SN ISO 1049 a SN ISO 1815.

Podprné nebo závsné pružiny (vinuté nebo pryžové). Podprné nebo závsné pružiny vibraního dopravníku umožují jeho kmitavý pohyb a

souasn brání penosu dynamických sil do okolí. Z toho dvodu se snažíme volit tuhost pružin co nejmenší.

Tuhost pružin rovnž uruje zda bude vibraní stroj pracovat v oblasti:

- podrezonanní 10

<=ω

ωz , [7.12]

- rezonanní 95,085,00

÷==ω

ωz , [7.13]

69

- nadrezonanní 510

÷>=ω

ωz , [7.14]

kde – pracovní frekvence stroje [s-1], f⋅⋅= πω 2 , 0 – vlastní frekvence stroje [s-1].

Potebnou tuhost pružin c uríme ze vztahu 0,5

0

c

mω

=

[7.15]

kde m [kg] – hmotnost dopravníku

a tedy 20ω⋅= mc [N. m-1].

Podle požadované oblasti kmitání uríme

0z

ωω = [7.16]

Z celkové tuhosti c uríme tuhost jednotlivých pružin:

n

cc =1 [7.17]

kde n – poet podprných pružin [-].

7.2 Základy výpotu vibraního dopravníku

Stanovení rychlosti dopedného pohybu materiálu po vodorovném dopravním žlabu formou mikrovrhu [4]

Zrno nebo pedmt položený na kmitající plochu bude pejímat promnlivé zrychlení plochy 2. .sinžX tω ω a psobením tíhy m.g bude do urité polohy plochy (bod L) ve styku

s ní (obr.7.10). V míst odpoutání, bod L, zrna od plochy bude:

2. . .sin .sinž Lm X tω ω β > m.g, [7.18]

2. arcsin

. .sinL

ž

gt

Xω

ω β= . [7.19]

Obr.7.10 Znázornní kmitající plochy žlabu

70

Nyní mžeme urit okamžitou výchylku plochy odpovídající bodu L v ose kmitání .sinL ž Lx X tω= [m], [7.20]

a její prmt do svislého smru: .sin .sin .sinL L ž Ly x X tβ ω β= = [m] [7.21]

a odtud vyplyne také hodnota tzv. technologického souinitele 2. 1

.sinsin

žv

L

XK

g t

ωβ

ω= = , [7.22]

který zásadn ovlivuje technologickou funkci stroje (tídie, praky, sušiky) jak ukážeme dále.

V bod L opustí zrno (pedmt) kmitající plochu poátení rychlostí . .cosL ž Lv X tω ω= [m.s -1] [7.23]

a pohybuje se po vlastní parabolické dráze, zatímco plocha pokrauje v harmonickém kmitání.

Pro urení dráhy zrna využijeme zákon šikmého vrhu. Nejvyšší dosažený bod dráhy H nad úrovní bodu L,

2 2sin

2Lv

hg

β⋅=

⋅[m], [7.24]

as .sinL

H

vt

g

β= [s]. [7.25]

Vodorovná vzdálenost bodu H od bodu L bude:

.cos .L HLH v tβ= [m]. [7.26]

Pro bod paraboly C symetrický podle osy paraboly platí:

2. 2. .cos .L HLC LH v tβ= = [m]. [7.27]

Parabolická dráha zrna je tedy urena temi body (L, H, C), tenou v bod L (pod úhlem ) a vodorovnou tenou v bod H. Tím je dáno ohnisko paraboly a parabolu mžeme sestrojit.

Zrno (pedmt) dopadne zpt na kmitající plochu v bod B, který je prseíkem vrhové paraboly a sinusoidy znázorující harmonický kmit plochy (obr.7.11). Bhem jednoho kmitu

plochy „poskoí“ zrno o vzdálenost ´p L B= , piemž bod L´ písluší dopadové poloze plochy (obr.7.10).

Délku poskoku p uríme ze vztahu

( )21

cot2 B Lp g t t gβ= ⋅ ⋅ − ⋅ [m], viz (obr.7.10) [7.28]

Urení doby tB pípadn tB – tL provedeme graficky, viz obr.7.11. Spojením graf na (obr.7.10) a (obr.7.11) mžeme graficky odeíst délku poskoku. Pi kreslení obou diagram

sjednotíme mítko délek ,LH LC a úhl . , .H Ct tω ω následovn:

. HLH tω≅ [m, rad],

. Ltη ω≅ , .

..

L

H

tLH

t

ωη

ω= , . HLH tω≅ , 2.ξ π≅ ,

2..

. H

LHt

πξ

ω≅

Prmrná dopedná rychlost zrna (pedmtu) i materiálové vrstvy (experimentálnprokázána)

1. .v f p

o= [m. s -1], [7.29]

kde f - frekvence kmitání [Hz],

71

p - délka poskoku [m], o – poet kmit dopravní plochy pipadajících na délku jednoho poskoku zrna. Doporuuje se o = 1.

Obr.7.11 Graf znázorující kmitání žlabu a délku skoku zrna

Dopravní žlab sklonný k vodorovné rovin

Dopravní žlab nebo trubka mže být k vodorovné rovin sklonn úpadn. I zde neuvažujeme složku zrychlení rovnobžnou s dopravní plochou a pedpokládáme,

že pohyb zrna je ovládán kolmou složkou zrychlení k dopravní ploše. Analogicky platí

( )2. .sin .sinž LX tω ω β ε+ > .cosg ε [7.30]

( )2

cossin .

. sinL

ž

gt

X

εω

ω β ε=

+

( )2

.cosarcsin

. .sinL

ž

gt

X

εω

ω β ε=

+[rad] [7.31]

( )sin.sin ; .L ž L L Lx X t y x

cos

β εω

ε

+= = [m]

( )2. .sin1

sin .cosž

V

L

XK

t g

ω β ε

ω ε

+= = [7.32]

Zrno vykoná opt pohyb po parabolické dráze a dopadne zpt na plochu v bod B.

72

Obr.7.12 Znázornní kmitající plochy úklonného žlabu

Obr.7.13 Graf znázorující kmitání úklonného žlabu a délku skoku zrna

Pro délku poskoku platí

73

( )21 cos

. . .2 sin( )B Lp g t t

ε

β ε= −

+[m], [7.33]

asy ( ),B B Lt t t− uríme obdobn jako v pedchozím pípad.

Rychlost dopedného pohybu 1

. .v f po

= [m.s -1] [7.34]

Zjištná rychlost dopravy materiálu umožuje kontrolu dopravní výkonnosti vibraního dopravníku podle vztahu:

3,6. . . . .sQ B h v kϕρ= [t.h -1] [7.35]

kde B - šíka dopravované materiálové vrstvy, tedy šíka žlabu [m], h – výška materiálové vrstvy [m], v – prmrná dopravní rychlost [m.s -1], s – sypná hmotnost [kg.m -3],

k – souinitel plnní dopravníku [-], 0,6 0,7kϕ = ÷ .

Potebný výkon elektromotoru budie nebo obou vibrátor

( )1,15 1, 21000

W BP PP

η

+= ÷ ⋅

⋅ [kW] [7.36]

kde – souinitel úinnosti emenového pevodu a vibromotor [-].

Výkon pro ztráty v ložiskách 2

2B o

dP m r ω µ ω= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ [W] [7.37]

kde – souinitel tení valivého uložení hídelí [-], d – prmr valivého uložení hídelí [m].

inný výkon 2 21

. . .2w žP k X ω= [W], [7.38]

kde k – konstanta tlumení [N.s.m-1].

74

8. Dopravní trat

Válekovou tra (obr 8.1) tvoí soustava válek otoných kolem os uložených v rámu a kolmých na smr dopravy. Váleková tra je pímá (obr.8.2) nebo oblouková (obr.8.3). V druhém pípad jsou váleky nahrazeny valivými konickými tlesy, jejichž povrchové pímky leží v rovin trati a osy jsou kolmé na dráhu pohybu dopravovaných materiál.

Válekové trat jsou souástmi výrobních linek nebo tvoí samostatné dopravní linky v rámci vnitropodnikové dopravy. Slouží výhradn k peprav kusového materiálu. Váleky se vyrábjí v normalizovaných prmrech a délkách, viz tab.8.1.

Pohyb pedmt na válekové trati se realizuje bu vlastní tíhou (pi doprav úpadní) nebo jsou váleky pohánny a tažnou silou je tení mezi váleky a pedmty. Pohon válekje skupinový (uritý poet válek je pohánn spoleným motorem) nebo jsou váleky vybaveny samostatnými motory. Nkteré firmy nabízí váleky s vestavnými asynchronními elektromotorky, tedy tzv. elektrobubny.

Obr.8.1 Váleková tra

Obr.8.2 Pímá váleková tra

75

Obr.8.3 Oblouková váleková tra

Tabulka 8.1 Normalizované rozmry válek

Prmr váleku [mm] 60 70 89 108 133 Délka váleku [mm] 400 500 650 800

8.1 Válekové trat gravitaní

Válekové trat gravitaní (obr.8.5) mají jednoduchou a lehkou konstrukci. asto se jich používá k doprav výrobk a polotovar od jednoho pracovišt k druhému nebo do meziskladu apod. Válekové trat gravitaní se doplují o pepravní linky z jiných dopravník.

Vzdálenost válek se volí tak, aby pedmt spoíval vždy nejmén na dvou válecích a bývá obvykle 1/3 až 1/5 délky dopravovaného pedmtu. Pi výpotu váleku se pedpokládá, že jeden váleek je zatížen 70% hmotnosti pedmtu.

8.1.1 Výpoet válekové gravitaní trati

Pedmty se na válecích pohybují psobením složky vlastní tíhy do smru pohybu (obr.8.4). Úhel sklonu válekové trati je nutno stanovit tak, aby bylo dosaženo žádaného pohybu: rovnomrného s konstantní rychlostí nebo rovnomrn zrychleného.

Obr.8.4 Váleková tra gravitaní

76

Pro pohyb pedmt na válekové trati platí obdobná rovnice jako u skluzu nebo žlabu. 2

2cos sin 0

d xm m g w m g

dtε ε⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ = [8.1]

kde: m – hmotnost dopravovaného pedmtu [kg] g – gravitaní zrychlení [ms -2] ε - úhel sklonu gravitaní válekové trat [deg] w - souinitel odporu proti pohybu [-]

Zpravidla vyžadujeme pohyb konstantní rychlostí, pak:

02

2

=⋅dt

xdm , tg wε = [8.2]

Síla na pekonání odporu proti pohybu F má dv složky 1 2F F F= +

1. Odpor valivého a epového tení válek

1 cos .

v

v

dF m g w z m g

D

µε

⋅= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ [N] [8.3]

kde: - souinitel epového tení (0,02) [-] mv - hmotnost rotujících ástí váleku [kg] z - poet válek pod pedmtem [-] w – souinitel odporu proti pohybu [-] urený dle rovnice [5.8], kde d je prmr osy [m]

a Dv prmr váleku [m].

2. Odpor zpsobený ztrátou energie pedmtu po najetí na stojící váleek

Po najetí pedmtu na váleek, který byl dosud v klidu uvede se tento do rotace v dsledku smykového tení mezi pedmtem a válekem. Obvodová rychlost váleku vzroste psobením tecí síly z nuly na prmrnou rychlost pedmtu na trati. Pi nájezdu pedmtu na váleek dochází ke ztrát energie zpsobené

- nárazem pedmtu na vrchol váleku, což je zpsobeno rozdíly v uložení os váleknebo nerovnou plochou pedmtu

- vzhledem k nestejným rychlostem váleku a pedmtu dochází k prokluzu a tedy tení, které spotebuje ást energie pohybujícího se pedmtu

- další ást kinetické energie pedmtu se spotebuje na uvedení váleku do rotace

Pedpokládáme, že tyto ztráty jsou rovny dvojnásobné kinetické energie rotujícího váleku, tedy:

22z J F lω⋅ ⋅ = ⋅ [8.4]

kde: J – hmotný moment setrvanosti rotujících ástí váleku [kg.m 2] ω - úhlová rychlost váleku [rad.s -1]

tv – rozte válek [m], v

lt

z=

l – délka pedmtu [m]

77

Celková síla potebná na pekonání odporu proti pohybu: 2

cos

v

v v

d JF m g w z m g

D t

µ ωε

⋅ ⋅= ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + [N] [8.5]

Hnací silou je složka tíhy pedmtu psobící ve smru dopravy, tj. sinm g ε⋅ ⋅ : 2

sin cos

v

v v

d Jm g m g w z m g

D t

µ ωε ε

⋅ ⋅⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + [8.6]

Podlíme-li rovnici tíhou pedmtu .m g dostaneme mezní úhel sklonu trati: 2

0

sin .cos v

v v

k

v

m d Jw z

m D m g t

v v

D

µ ωε ε

ω

⋅ ⋅= + ⋅ ⋅ +

⋅ ⋅

+=

[8.7]

Úhly sklonu gravitaních válekových tratí jsou pomrn malé a mžeme tedy považovat cos (1 0,95)ε ∈ ÷ pak:

sin tg wε ε = [8.8] kde w je souinitel odporu proti pohybu pedmtu po válekové trati [-].

Analogicky jako u pohybu po skluzu pak mžeme urit rychlost pohybu pedmtu na válekové trati a její konenou velikost podle vztahu

( )0,52

02. . . sin coskv g l w vε ε = − ⋅ +

[m.s -1] [8.9]

Obr.8.5 Váleková tra gravitaní

78

8.2 Válekové trat pohánné

Rozeznáváme dva druhy pohánných válekových tratí. První dopravuje pedmty mezi pracovišti na delší vzdálenosti. Jejich funkce je vysloven dopravní.

Druhý typ zajišuje dopravní manipulaci v tsné blízkosti pracovního stroje, nap. válcovací stolice. Funkce válekové trati musí být pak tsn vázána na pedepsaný technologický postup, tyto trat jsou nazývány pracovní.

Obr.8.6 Individuální pohon váleku válekové trat

Obr.8.7 Skupinový pohon válekové trat válekovými etzy

8.2.1 Výpoet pohánné válekové trati

Je nežádoucí pílišné klouzání dopravovaného bemene po válecích pohánné válekové trati, velikost zrychlení tedy omezíme podmínkou:

bb

GG . = m.a = .a a .g

gµ = µ [m.s-2] [8.10]

kde Gb – tíha dopravovaného bemene [N] m – hmotnost dopravovaného bemene [kg]; g – tíhové zrychlení [m.s-2]; a – zrychlení pohybu [m.s-2].

Uvedená rovnice platí jen tehdy, je-li Gb zárove adhezní tíhou a to platí tehdy, jsou-li všechny váleky pohánny.

79

Obr.8.8 Schéma rozložení tíhy bemene na válecích pohánné válekové trati

Na základ obr.8.8 je možno stanovit adhézní rovnici. Nejvtší úhlové zrychlení váleku εεεε musí být

v v v

2.a a .g

D R R

µε = = = [8.11]

Pi výpotu výkonu elektromotoru musíme vycházet z této podmínky a uvažovat tedy vliv dynamických úink.

Zábrový toivý moment musí pekonat jednak momenty statických odpor (tení apod.) a jednak momenty dynamického charakteru

max s dM = M + M [8.12]

( )bs v v

p

G .k 1M = . e + R + m .g. . r .

z i

µ

[8.13]

Momenty statických odpor redukovaných na hídel motoru jsou dány soutem momentu valivého a momentu epového tení, viz obr.8.9 vztahem:

v bM G.e G .e= = [8.14]

b

v v

d rM G. . G . .

D R= µ = µ [8.15]

80

Zatížení jednoho váleku bG .k

z, kde souinitel k vyjaduje vliv nerovnomrného

rozložení tíhy bemene na váleky. Souinitel k >1 a jeho hodnotu je nutno vždy pípad od pípadu vyšetit. Pevodový pomr mezi válekem a elektromotorem je oznaen ip.

Moment potebný k urychlení ásti hmoty dopravovaného bemene, pipadající na 1 váleek (posuvný pohyb) je dán vztahem

bd1 v

G 1M .k. . .g.R

z g= µ [8.16]

je-li v.g .Rµ = ε , pak platí (pi redukci na hídel elektromotoru)

2bd1 v v

p

G 1M .k. .R .

z.g i= ε [8.17]

Obr.8.9 Schéma vlivu valivého a epového tení

Momenty potebné k urychlení hmotnosti hnaných ástí válek se urí známým zpsobem:

d2 v vp

1M I . .

i= ε [8.18]

Moment potebný k urychlení rotoru elektromotoru

d3 m m m p vmaxM I . I .i .= ε = ε [8.19]

Moment potebný k urychlení otáejících se ástí pevodového ústrojí, který se obvykle nepoítá a jeho vliv se vyjaduje souinitelem 1,2 kterým se násobí moment Md3.

Pak celkový dynamický moment:

d d1 d2 d3 d4M M M M M= + + + [8.20]

81

Maximální moment

( )bmax st d v

p

2bv v v v m m

p p

G .k 1M =M +M . e+ .r +m .g. .r .

z i

G 1 1.k. .R . I . . 1,2.I .

z.g i i

= µ µ +

+ ε + ε + ε

[8.21]

v maxmax v

v

D MM =F. =F.R F

2 R = [8.22]

Jmenovitý výkon motoru pak bude

mmax

.n 1P=M . .

30 . [8.23]

kde nm – jmenovité otáky elektromotoru [min-1]ηηηη - celková mechanická úinnost pevodového ústrojí;

max

m

M= (1,75 2,5)

Mψ = ≈ - pomr maximálního a jmenovitého momentu elektromotoru.

82

9. Doprava vlastní tíhou

Pi doprav vlastní tíhou se k pohybu materiálu na stacionárních (nepohyblivých) skluzech a žlabech, využívá sinusové složky tíhy materiálu, (obr.9.1). Doprava je možná pouze s vyšší na nižší úrove, principiáln se jedná o pohyb na naklonné rovin (skluzu). Žlab je ve srovnání se skluzem opaten bonicemi, které zajišují vtší dopravní prez a možnost zakrytí proti prášení. Dopravní rychlost na skluzu (žlabu) závisí na souiniteli vnjšího tení dopravovaného materiálu po ploše skluzu (žlabu) a úhlu naklonní. Zmnou tchto parametr lze rychlost regulovat.

9.1 Jednoduché a lomené skluzy

Obr.9.1 Jednoduchý skluz

Materiál skluzu a žlabu bývá otruvzdorná ocel nebo keramické obklady styných ploch. Zaízení je nenároné na údržbu. Odvození pohybové rovnice na jednoduchém skluzu (žlabu)

a) skluz b) žlab Obr.9.2 Píný prez

Pro pohyb zrna neschopného rotace na naklonné rovin platí:

2

2. . .cos . . .sin 0d x

m m g m gdt

ε µ ε+ − = [9.1]

83

kde m – hmotnost zrna [kg] – úhel naklonní skluzu (žlabu) [deg] – souinitel vnjšího tení [-], = tg , kde – úhel vnjšího tení [deg].

Z rovnice [9.1] vyplývá, že zrychlení pohybujícího se zrna

( )2

2. . sin .cosd x

m gdt

ε µ ε= − [9.2]

Integrací získáme vztah pro rychlost

( ) 1. . sin .cosdx

v g t Cdt

ε µ ε= = − +

Integraní konstantu C1 stanovíme z poáteních podmínek, pro t = 0 je 0v = v tedy 1 0C = v , kde v0 je poátení rychlost zrna na skluzu, pak

( ) 0. . sin .cosv g t vε µ ε= − + [m. s-1] [9.3]

Integrací dostaneme výraz pro dráhu 2

0 2

..(sin .cos ) .

2

g tx v t C Lε µ ε= − + + =

Z poáteních podmínek t = 0 je x = 0 tedy C2 = 0 2

0 2

..(sin .cos ) .

2

g tx v t C Lε µ ε= − + + = [9.4]

Vyjádením asu t z rovnice [9.4] a dosazením do rovnice [9.3] získáme vztah pro vyjádení dráhy a rychlosti v závislosti na úhlu sklonu skluzu a souiniteli vnjšího tení (bez parametru asu).

( )0,52

02. . . sin .cosv L g vε µ ε = − +

[ms -1] [9.5] 2 2

0 1.

2. sin .cos

v vL

g ε µ ε

−=

−[m] [9.6]

kde: v0, v – poátení a konená rychlost zrna na skluzu [m.s -1] L – délka skluzu [m] g – gravitaní zrychlení [m.s -2]

Rovnice byly odvozeny pro pohyb rotace neschopného zrna po ploše skluzu. Lze je využít i pro pohyb materiálové vrstvy ohraniené parabolou podle (obr.9.2,a).

V praxi je používán žlab (obr.9.2,b). Ke tení materiálu dochází nejen o dno žlabu, ale také o jeho bonice.

K urení odporu (tecí síly) proti pohybu materiálové vrstvy na bonicích využijeme Rankineova vztahu pro urení horizontálního tlaku (obr.9.3):

2 . . .cos s

hk gσ ρ

ε= [N. m -2] [9.7]

kde: k – souinitel boního tlaku

ϕ

ϕ

sin1

sin1

+

−=k

[9.8]kde: – úhel vnitního tení sypkého materiálu [deg], s – sypná hmotnost [kg. m-3].

84

Obr.9.3 Jednoduchý žlab

Výsledný odpor proti pohybu materiálu ve žlabu na bonicích

22. . . . . . . . . .2 cos s

hK h L k h L g

σµ ρ µ

ε= = [N] [9.9]

Pohybová rovnice bude mít tvar 2 2

2. . . .cos . . . . . . .sin 0

coss

d x hm m g k g L m g

dtµ ε ρ µ ε

ε+ + − = [9.10]

Vyjádíme-li hmotnost materiálové vrstvy ve žlabu . . . sm B h L ρ= a podlíme-li jí rovnici

[9.10] dostaneme po úprav2

2. . sin .cos . .

.cos

d x hm g k

dt Bε µ ε µ

ε

= − −

[9.11]

Analogicky dostaneme vztah pro rychlost 0,5

202. . . sin .cos . .

.cos

hv g L k v

Bε µ ε µ

ε

= − − +

[m. s -1]. [9.12]

Rovnici [9.12] lze psát ve tvaru:

( )0,52

02. . . sinv g L w vε = − +

[m. s -1], [9.13]

kde.

. cos.cos

k hw

Bµ ε

ε

= +

- celkový odpor proti pohybu materiálové vrstvy ve žlabu [-].

9.2 Skluzy a žlaby lomené

Skluzy a žlaby mohou být používány ve form tzv. lomených skluz a žlab viz (obr.9.4) v pípad velkých výškových rozdíl dopravních úrovní a požadavku omezení konené rychlosti na spodní úrovni.

85

Obr.9.4 Lomený žlab

Rychlosti v lomeném skluzu vyjádíme následovn

( )0,52

1 1 1 02. . . sinv g L w vε = − +

[m. s -1],

( )0,5/ 2

2 2 22. . . sinkv g L w vε = − +

[m. s -1],

kde ( )/1 2. .cosv c v ε ε= − [m. s -1] [9.14]

c – souinitel, vyjadující ztrátu rychlosti pi pechodu z jednoho úseku žlabu na druhý, bývá 0,9 0,95c = ÷ .

Poátení rychlost v0 bude záviset na zpsobu pivádní materiálu na žlab. Dopravní kapacitu (propustnost) skluzu nebo žlabu Q kontrolujeme podle vztahu:

min3,6. . . .sQ S v kϕρ= [t. h -1] [9.15]

kde S – prez dopravované materiálové vrstvy [m2], vmin – nejmenší rychlost materiálu na skluzu nebo žlabu [ms -1], k – souinitel plnní skluzu, žlabu 0, 45 0,65kϕ = ÷ .

9.3 Skluzy a žlaby šroubové

Šroubovicový skluz (žlab) je skluz (žlab) s dopravní dráhou vytvoenou na šroubové ploše, (obr.9.5). Šroubovice je uložená ve svislé roue o stoupání h.

Úhel stoupání šroubového skluzu (žlabu)

2. . s

htg tg

Rε µ

π= ≥ [9.16]

kde Rs – polomr šroubového žlabu [m], h – stoupání šroubovice [m].

86

Obr.9.5 Šroubovicový skluz

Polomr šroubovicového žlabu Rs nabývá hodnot Rmin (vnitní polomr žlabu) a Rmax

(vnjší polomr), viz (obr.9.6) úhel stoupání na obvodu šroubovice Rmax bývá 20 25÷ ° . Rychlost dopravy ve šroubovicových žlabech by nemla pesáhnout 2 m.s -1 s ohledem na prašnost a opotebení žlabu, zvlášt vnjší bonice žlabu, která zachycuje odstedivou sílu pohybujícího se materiálu.

Obr.9.6 Žlab šroubovicového skluzu

9.4 Doprava ve spádových potrubích

Spádové potrubí svtlosti 300 400sJ = ÷ [mm] je tvoeno sekcemi zpravidla 3 m

dlouhými, provedenými z plechu nebo plastu. Je nejjednodušším dopravním zaízením pro svislou nebo úpadní dopravu. Padající sypký materiál dosahuje pi vtších dopravních

dráhách znaných rychlostí ( )0,5

4. h , proto se ve spodní ásti instalují tzv. tlumící skín pro

zachycení kinetické energie padajícího materiálu. Nevýhodou je silné opotebení potrubí, degradace materiálu a prašnost.

87

10. Doprava v potrubí

Doprava v potrubí (ve zvláštních pípadech v korytech nebo žlabech) je doprava sypkých materiál pomocí nosného média, kterým je v obecném pípad kapalina (doprava hydraulická) nebo plyn (doprava pneumatická).

10.1. Hydraulická doprava

Hydraulická doprava se uskuteuje proudním kapalné fáze, která unáší pevnou fázi. Pohyb kapalin je obvykle spojen s víivým pohybem vodních ástic, které jsou schopny nadnášet a unášet pevné ástice ve smru proudní kapaliny. V pírod je to jev neustále se opakující na vodních tocích. ím vtší je rychlost proudní, tím vtší objem ástic je vodní proud schopen pojmout a dopravovat. Využívání hydraulické dopravy je ovlivnno vlastnostmi systému, které mohou být kladné a nebo záporné. Ke kladným je možno poítat velký dopravní výkon a jednoduchost technologického zaízení. Dále je významným faktorem ekologinost provozu a možnost vést dopravní potrubí v zastavných aglomeracích. V neposlední ad je mezi kladné vlastnosti nutno uvést píznivé ekonomické parametry a relativn snadnou automatizaci provozu. Negativní dsledky vyplývají z faktu, že materiál je v kontaktu s kapalinou a musí se oddlit a eventueln i sušit. Jemné materiály se oddlují obtížn. Kapalina se musí erpat zpt, jestliže jde o uzavený okruh, nebo je nutno kapalinu vyistit od pímsí materiál, pokud se vrací do vodního toku. Rovnž riziko úniku smsi pi havárii potrubí je velké. Další negativní vlastností pinášející riziko poruch je zimní provoz. Použití hydraulické dopravy se zvažuje pípad od pípadu a ekonomická rozvaha je vždy na míst.

10.1.1. Systémy hydraulické dopravy

Dlení hydraulické dopravy je možno provést z nkolika hledisek. Podle provozního tlaku dlíme hydraulickou dopravu na: - samospádovou, - tlakovou - podtlakovou - petlakovou.

Samospádová doprava je doprava gravitaní, realizovaná ve žlabech, korytech nebo potrubích s volnou hladinou.

Podtlaková doprava je dopravou na krátké vzdálenosti, kdy sms kapaliny a pevné fáze proudí z míst s normálním tlakem do míst s tlakem menším (podtlakem) vyvolaným jednostupovým erpadlem nebo ejektorem.

Petlaková doprava je doprava na vtší a velké vzdálenosti (desítky kilometr), kdy petlak se získává vysokotlakými erpadly odstedivými nebo erpadly pístovými ve spojení s dávkovai.

Je zejmé, že tlakovou dopravu (petlakovou i podtlakovou) lze realizovat pouze v potrubích. Dopravní vzdálenosti dosažitelné hydraulickou dopravou jsou veliké (pes 100 km), pracovní tlaky až 15 MPa, dopravní pevýšení až 800 m.

Dlení podle obhu provozní kapaliny pedstavuje: - dopravu v uzaveném okruhu, - dopravu v oteveném okruhu,

88

V uzaveném okruhu kapalina cirkuluje, v oteveném okruhu se voda nevrací a po vyištní odchází do odpadu. Na vstupu se musí dodávat voda nová. Otevený okruh vyžaduje dostatený zdroj kapaliny.

Dlení podle technologického zaízení: - doprava bagrovacími(kalovými) erpadly, - doprava odstedivými vysokotlakými erpadly a dávkovai, - doprava ejektory (hydroelevátory), - doprava pístovými erpadly, - doprava v kontejnerech.

Doprava jednostupovými (dvoustupovými) bagrovacími erpadly je nejjednodušší zpsob dopravy. erpadla nasávají pímo sms kapaliny a materiálu, podmínkou je menší zrnitost materiálu než je prmr kanálu obžného kola erpadla. Nevýhodou je malá dopravní výška, malá životnost erpadla a malá úinnost. Pichází v úvahu na krátké vzdálenosti.

Doprava pomocí dávkova a vysokotlakých erpadel je složitjší, ale dopravní výška je až 800 m a pokud se použijí pístová erpadla,tak ješt vyšší. Používá se pro dopravu na stední a dlouhé dopravní vzdálenosti. Zrnitost materiálu musí odpovídat dopravbagrovacími erpadly, kterými se obvykle plní komory dávkovae. Ten bývá dvoukomorový nebo tíkomorový a pracuje na principu stídavého plnní smsí kapaliny a pevné látky a následného proplachování komor vysokotlakou kapalinou. Vysokotlaká kapalina se v podstatnedopravuje, slouží k vytlaování obsahu komor do dopravního potrubí. Schéma trubkového dávkovae je na obr.10.1.

Obr.10.1 Schéma trubkového dávkovae

Doprava ejektory se používá na krátké vzdálenosti. Ejektory (jinak proudová erpadla) jsou zaízení jednoduchá, nenároná na údržbu, ale s velmi malou úinností do 20%.

erpadla pístová a plunžrová se používají pro dálkovou dopravu velmi hustých jemnozrnných smsí nap. suspenzí uhlí, popílk apod. Protože obdobn jako u bagrovacích erpadel prochází sms erpadlem vetn uzavíracích ventil, není vhodné takto dopravovat abrazivní materiály. Pístová erpadla se vyrábjí horizontální i vertikální, dvou a típístová.

Zvláštním pípadem hydraulické dopravy je doprava siln zahuštných suspenzí jako jsou bahno, ídké kaše, malty, betony, pasty, plastické gely apod., které se chovají jinak než kapaliny (nenewtonovská kapalina). K vyvození tlaku se používají pístová erpadla. Doprava tchto suspenzí se realizuje na kratší vzdálenosti, potrubí jsou menších prmr a

89

dopravovaná množství jsou malá. Provozní tlaky jsou však vysoké do 15 MPa k pekonání relativn vysokých dopravních ztrát a geodetických výšek.

Na obr.10.2 je schematicky uveden píklad gravitaní a tlakové hydraulické dopravy. Jde o skutený pípad hydraulické základky užívané v uritém asovém období i v našem uhelném prmyslu. Je obecn známo, že ke zmírnní škod vzniklých z poddolování povrchových objekt se používá zakládání vyrubaných prostor odpadní horninou. V uvedeném pípad jde o zakládání vytženým kamenem, který se po oddlení ze surového uhlí dopraví pásovým dopravníkem (1) na tídící rošt (2). Nadsítné je drceno v drtii (3) na výslednou zrnitost 0÷60mm a spolen s propadem roštu je splavováno pivádnou vodou z násypky (4) potrubím (5 a 7) do vyrubaných prostor v dole. Další postup smsi je jen symbolicky naznaen, ale v podstat je konec potrubí postupn smrován do vyrubaného prostoru (uhelný porub, ze kterého je vytženo uhlí), kde kámen zstává a voda odtéká odvodovacím potrubím do jímky (11) v nejnižším míst úseku. Bagrovacím erpadlem (12) je voda erpána do jímky (14) na povrchu, která po doplnní ztrát slouží jako zdroj pro splavování. Jde tedy o dopravu v uzaveném okruhu.

Podtlaková hydraulická doprava je prakticky bezvýznamná.

Obr.10.2 Schéma gravitaní a tlakové dopravy

90

Podobn, jako je možno dopravovat materiál do dolu, lze dopravovat materiál z dolu na povrch. Lze k tomu použít bagrovacích erpadel nebo vysokotlakých erpadel s dávkovaem. Taková schémata jsou zobrazena na obr.10.3, obr.10.4 a obr.10.5. Podstatná je úprava dopravovaného materiálu na pijatelnou zrnitost, obvykle 0÷60mm. Slouží k tomu tídící síto a drti (10 a 11). Jímka se specieln upraveným dnem (1) se nazývá bagrovací podle typu erpadla, které sms nasává (2) a potrubím (4) dopravuje na povrch do úpravny. Soustava odvodovacích sít nerost roztídí (7 a 8) podle velikosti zrn a voda se svádí do kalových jímek (6) Vyeená voda se dále technicky využije.

Obr.10.3 Schéma hydraulické dopravy bagrovacím erpadlem z dolu na úpravnu

Obr.10.4 Schéma dopravy dávkovaem

91

Obr.10.5 Schéma dopravy bagrovacími erpadly, zapojenými v sérii

Dopravní výška je malá, protože bagrovací erpadlo mže být maximáln dvoustupové. Vtší dopravní výšky lze dosáhnout zapojením podle obr.10.5 nebo využitím dávkovae podle obr.10.4. Zde je ovšem zdrojem tlakové vody vysokotlaké odstedivé nebo pístové erpadlo.

Schéma komorového dávkovae je zobrazeno na obr.10.6. Jde pouze o symbolické znázornní, ale dobe rozeznatelné jsou jednotlivé provozní fáze: plnní, vyrovnání tlaku a vyprázdnní pes smšovací komoru (8) do potrubí. Dávkova je soumrný podle svislé osy, komory pracují stídav a jsou plnny odmrným podavaem (5).

Doprava v kontejnerech se u hydraulické dopravy zatím nepoužívá, je však teoreticky možná. Výhody kontejnerové dopravy spoívají v tom, že se snadno dosáhne vysoké dopravní koncentrace, menších náklad na energii a rovnž separace na konci potrubí probíhá snadnji. K nevýhodám pedevším patí nutnost ukládat materiál do kontejner a komplikace pi jejich zavádní do potrubí. V potrubí je tak dlouhá ada kontejner, jejichž pohyb zajišuje proudní kapaliny (voda, nafta apod.) Tvar kontejner je rzný: kulový, válcový, doutníkový, kuželový. Kontejnery mohou být vyrobeny z rzných pevných materiál nebo jsou lisovány pímo z dopravovaného materiálu. Je také možno pro snížení pasivních odpor opatit kontejnery podvozky.

92

Obr.10.6 Schéma komorového dávkovae.

Kontejnerová doprava je v souasné dob dobe teoreticky propracována pro proudní v potrubí malých prmr, kde nosné medium je tvoeno vodou a úspšn probhly pokusy s dopravou kontejner v naftovodech. Každému návrhu kontejnerové dopravy pedchází rozsáhlá laboratorní mení.

10.1.2 Základy výpotu hydraulické dopravy

Pro výpoet hydraulické dopravy si nejprve ujasnme nkteré teoretické poznatky o proudní a chování materiálu v kapalinách. Pi sledování pohybu pevných ástic v potrubí v závislosti na rychlosti proudní kapaliny lze pozorovat nkolik fází pohybu pevných ástic. Je-li rychlost kapaliny nulová, pevné ástice jsou usazeny na spodní stn potrubí. Pi postupném zvyšování rychlosti nenastává okamžit i pohyb pevných ástic, nýbrž tyto se zanou pohybovat až od urité rychlosti. Pohyb ástic se zaíná pomalým pevalováním po jiných ásticích, které byly až dosud v klidu, dále pohyb pechází v malé skoky (pohyb saltací). Pi této rychlosti dochází k vytvoení lavic (nános). Vytvoená lavice zúží prez potrubí, proto se nad ní zvýší rychlost a ástice jsou udržovány ve vznosu. Lavice se pevalují a mní polohu. S rostoucí rychlostí se lavice zmenšují až pi kritické rychlosti se dostávají všechny ástice do vznosu a jsou unášeny proudem kapaliny. Tímto stavem je definována tzv. kritická rychlost, tj.rychlost pi které zaíná usazování ástic a tvorba nános na spodním dn potrubí, tedy je to zárove nejnižší možná provozní rychlost. Tato rychlost je odvozena v závislosti na mnoha dalších veliinách, a je tím vtší, ím vtší a tžší jsou ástice dopravovaného materiálu.

93

Mechanizmus vznášení pevných ástic v horizontálním potrubí pi turbulentním režimu proudní (pi nadkritické rychlosti) nebyl dosud uspokojiv matematicky vyešen, proto pro urení kritické rychlosti existují empiricky stanovené vztahy, které obvykle platí v uritých podmínkách. Pi projektování hydraulické dopravy je údaj o kritické rychlosti velmi dležitý. Provozní dopravní rychlost se volí a udržuje pibližn 10% vyšší než je vypotená kritická rychlost pro dané podmínky. Pi poklesu rychlosti ke hranici kritické rychlosti hrozí postupné, až úplné zanesení potrubí a zastavení prtoku. Tento stav pedstavuje havárii dopravního systému. Na druhé stran rychlost výrazn vyšší než kritická znamená sice provozní jistotu, ale vyšší ztráty tením a vyšší opotebení erpadel, potrubí a armatur.

Dvoufázové proudní v potrubí (kapalina a voda) je matematicky i fyzikáln složitý problém. Pesto je zapotebí stanovit základní veliiny (s postaující pesností), aby mohla být projektována technologická zaízení. Mezi základní veliiny, které definují parametry hydraulické dopravy poítáme:

Qsm - objemové množství smsi [m3.h-1], Qm - objemové množství materiálu [m3.h-1], Qo - objemové množství kapaliny[m3.h-1].

Platí vztah: sm m oQ = Q + Q [10.1]

vsm - dopravní rychlost smsi v potrubí [m.s-1] o prmru D [m].

Platí vztah: 2900. .

smsm

Qv

Dπ= [m.s-1] [10.2]

vkr - kritická rychlost smsi v potrubí [m.s-1].

Doporuený vztah: sm krv 1,1.v≥ [10.3]

cv - objemová (dopravní) koncentrace materiálu ve smsi [-].

Platí vztahy: m mv

sm m o

Q Qc

Q Q Q= =

+ [10.4]

v

vm

oc

cQQ

)1( −= [10.5]

Ponoením materiálu do kapaliny vznikne sms definovaná objemovou koncentrací cv.

Koncentrace objemová je vyjádena jako pomr objemu pevné fáze k objemu smsi na rozdíl od koncentrace hmotnostní, což je pomr hmotnosti pevné fáze k hmotnosti smsi. Pomr hmotnosti nebo objemu pevné fáze a hmotnosti nebo objemu kapaliny ve smsi se jmenuje konzistence (objemová nebo hmotnostní). Koncentrace objemová, definovaná podle SN 011320, se oznauje c nebo cv a používá se jako obecný pojem (bez udání další specifikace) v % nebo jako desetinné íslo. Nulová koncentrace pedstavuje istou kapalinu, koncentrace blízká jednice znamená siln zahuštnou sms (suspenzi).

Ve výpoetních vztazích se dále vyskytují vztahy pro:

Reynoldsovo íslo .sm

e

v DR

γ= [-], [10.6]

kde γγγγ - kinematická viskozita [m2. s-1].

Froudovo íslo .

smr

vF

g D= [-]. [10.7]

mrné hmotnosti ρρρρm, ρρρρo, ρρρρsm materiálu, kapaliny a smsi [kg. m-3].

94

Vyjádení koncentrace pomocí mrných hmotností:

sm ov

m o

cρ ρ

ρ ρ

−=

− [10.8]

Dopravní rychlost je rychlost smsi v potrubí. ástice pevné fáze se mže pohybovat rzným smrem. Svisle dol sedimentaní rychlostí (psobení vlastní tíže ástice), svisle vzhru rychlostí vznosu a pokud jsou ob rychlosti v rovnováze, pohybuje se ástice ve smru proudní kapaliny. Rychlost proudní kapaliny je pro hydraulickou dopravu dležitou veliinou, jak bylo vysvtleno u pojmu kritická rychlost. Rychlost vznosu souvisí s pojmem turbulence kapalinového proudu. Turbulence nastává, pekroí-li rychlost kapalinového proudu kritickou hodnotu Reynoldsova ísla. Jde o hranici pechodu mezi laminárním a turbulentním proudním. Turbulence vodního proudu vyvolává vznosové síly, které zpsobují, že pevné ástice se ve vodním proudu vznášejí. Znanou roli zde sehrávají další parametry – velikost a tvar ástic a samozejm také mrná hmotnost materiálu ástic. Velké a tžké ástice se pohybují pevážn klouzáním po spodní stn potrubí nebo saltací (skokem). Pítomnost pevných ástic má naopak vliv na kinematiku a dynamiku proudní a projevuje se zejména tím, že se zvtšuje vnitní tení smsi a dále zmenšuje velikost turbulentních pulsací tj. klesá intenzita turbulence, nebo jistá ást pulzaní energie je spotebována na udržení ástic ve vznosu.

Tlakový spád je vedle rychlosti dalším dležitým výpoetním údajem. Je funkcí více veliin, z nichž uveme ty nejdležitjší: dopravní rychlost, drsnost a prmr potrubí, koncentrace a velikost ástic. Jedna z teorií (Durandova) popisuje tlakový spád rovnicí:

).1( vosm cii ϕ+= [m.m-1] [10.9]

kde ism - tlakový spád smsi, vyjádený ztrátou tlaku na jeden metr délky potrubí, io – tlaková ztráta pi proudní isté kapaliny [m.m-1], cv - objemová koncentrace [-], ϕϕϕϕ - Durandova funkce. Souinitelé urující funkci ϕ jsou experimentáln stanoveny. Obvyklé grafické vyjádení

funkní závislosti r = f(F )ϕ je br=a.F ϕ pípadn 2 3 4

0 1 r 2 r 3 r 4 r= a +a .F + a .F + a .F +a .F +...ϕ je na

(obr.10.7). Hodnoty byly stanoveny experimentáln na hydraulických laboratorních zaízeních.

Obr.10.7 Durandova funkce pro rzné materiály

95

Hodnota tlakového spádu rozhoduje o parametrech tlakového zdroje, tedy erpadla. Krom tlakové ztráty vztažené na 1m dopravního potrubí zapoítávají se ztráty místní vyplývající z tvarových kus v dopravním potrubí (oblouky, zúžení, armatury apod.) a ztráty vyplývající z pekonání geodetické výšky. Ty mohou být kladné i záporné. Souet všech ztrát uruje velikost potebného tlaku erpadla. Obecn platí, že tlaková ztráta (dopravní výška erpadla) roste s dopravní rychlostí, velikostí zrn materiálu, mrnou hmotností a koncentrací materiálu a dále s drsností stn potrubí a potem místních ztrát.

Mrná tlaková ztráta smsi se vypote ze vztahu [10.9], jestliže umíme stanovit io, což lze s využitím nomogram nebo ze vztahu:

2.

2. .sm

o

vi

g D

λ= [m.m-1] [10.10]

kde λλλλ - souinitel odporu pro istou kapalinu, (Re)fλ = . 0,025 pro D = 0,15 m, 0,018 pro D = 0,20 m, 0,016 pro D = 0,25 m. Dopravní výška erpadla (jiného tlakového zdroje) se stanoví ze vztahu:

. . .smd g sm

o

H H k L iρ

ρ= + [m vod.sloupce] [10.11]

kde souinitel k zahrnuje místní ztráty (1,1÷1,15), Hg – je výškový rozdíl mezi hladinou sací jímky a výtokem z potrubí, tzv.

geodetická výška [m], L – délka potrubní trasy [m].

10.2 Pneumatická doprava.

Proudící dispersní soustava pevná fáze – plyn (vzduch) je z fyzikálního hlediska velmi píbuzná hydraulické doprav. Nkteré závislosti jsou proto podobné nebo dokonce stejné, s tím, co bylo uvedeno u hydraulické dopravy. S ohledem na to, že nosné medium je vzduch (plyn), budou ve výpotech i reálných provedeních nkteré základní rozdíly. Plyn (vzduch) je na rozdíl od kapaliny stlaitelný a proto do výpotu vstupuje stavová rovnice, tedy další promnné veliiny. Hustota plynného média je menší než hustota kapaliny, a k vyvolání vztlakových sil je poteba podstatn vyšších rychlostí. Tím se na výpotech podílejí také setrvané síly. Tyto dva rozdíly velmi komplikují teoretické výpoty pneumatické dopravy. Pesto je použití pneumatické dopravy velmi rozsáhlé. Uplatuje se prakticky ve všech prmyslových odvtvích. Systémy pneumatické dopravy lze rozdlit podle funkce, podle uspoádání, podle tlaku.

Podle funkního hlediska se jedná o dopravu - potrubím, - pneumatickými žlaby - zaízení pro vyprazdování nebo homogenizaci zásobník- na vzduchovém polštái. Podle uspoádání jde o potrubní systémy otevené a uzavené, podobn jako u

hydraulické dopravy. V dopravních systémech uzavených plyn neustále obíhá a jsou jen doplovány ztráty.

Podle tlaku jde o potrubní systémy: - petlakové, - podtlakové.

96

Potrubní doprava je vhodná pro dopravu vodorovnou, svislou i šikmou s libovolnkomplikovaným vedením dopravní trasy. Systém je vhodný k zavedení vysoké automatizace provozu a má relativn nízké provozní náklady. Píznivý je ekologický aspekt u dopravy prašných materiál, pípadn zdraví škodlivých substrát.

Výhodou podtlakových potrubních systém je to, že mohou materiál odebírat z více míst a pemístit jej do místa jednoho. Naproti tomu petlakové systémy jsou vhodné i pro pemístní materiálu z jednoho místa do více míst. K pemístní materiálu z více míst do více míst se používají systémy kombinované.

eící systémy jsou vždy petlakové a nízkotlaké. Zrna materiálu ve žlabu jsou proudícím vzduchem oddlována, ímž se docílí odstranní vnitního tení materiálu a materiál se v mírn sklonném žlabu (5 až 6°) chová jako kapalina.

Doprava na vzduchovém polštái je ponkud odlišným systémem pneumatické dopravy a proto jí bude vnována samostatná kapitola.

10.2.1 Technologická zaízení pneumatické dopravy

Z toho, co bylo zatím k pneumatické doprav uvedeno je zejmé, že materiál je v potrubí dopravován víením nebo smykem. Doprava víením se používá pro suché voln ložené materiály jako je obilí, cement, prach, popílek, piliny, apod. Doprava smykem se uplatuje hlavn jako potrubní pošta.

Nejbžnjším pneumatickým systémem je petlakový systém. Dopravní plyn se nasává zdrojem, stlauje se a dále se vede rozvodem dopravního plynu do smšovae, do kterého se souasn dávkuje materiál. Dávkovací zaízení je mechanické. Ve smšovai dochází ke zvíení materiálu, který s plynem proudí potrubím do místa urení, kde v odluovai se odfiltruje plyn a materiál se umístí do zásobníku. Princip dopravy je znázornn na obr.10.8.

Obr.10.8 Schéma a prbh tlaku u petlakové dopravy

U podtlakových systém pneumatické dopravy je zdroj podtlaku umístn na výfukové stran systému obr.10.9. Dopravní plyn se nasává pímo do smšovae, kde se mísí s materiálem a proudí podtlakovým potrubím do odluovacího zaízení. Materiálu zbavený plyn je nasáván z odluovae a vyfukován do atmosféry.

97

Obr.10.9 Schéma a prbh tlaku u podtlakové dopravy

Smíšený systém sestává v první ásti z podtlakové dopravy a ve druhé ásti z petlakové pi jednom zdroji. Tak se spojí výhody obou systém. Schéma viz obr.10.10.

Obr.10.10 Schéma a prbh tlaku u smíšeného systému

Jako zdroj pneumatických systém slouží ventilátory (axiální, radiální, diagonální) nebo objemové kompresory (pístové, rotaní, šroubové) a konen turbokompresory (axiální, radiální).

Obr.10.11 Fullerovo erpadlo

98

Dležitým lánkem systému jsou smšovae, tedy zaízení ve kterých dochází k mísení obou fází (plyn, materiál). Používají se smšovae gravitaní, ejektorové, komorové a rotaní (komrkové). Jedno z nejstarších zaízení je Fullerovo erpadlo, které patí mezi rotaní smšovae. Toto erpadlo je zobrazeno na obr.10.11. Smšovací komora je oddlena zptnou klapou (2) od prostoru se sypkou hmotou (1). Plyn proudí do komory tryskou z tlakového potrubí (3).

Dávkova s komorovým smšovaem je dosti používané zaízení pi doprav sypkých materiál. Píklad provedení je na obr.10.12. Materiál vstupuje do komory s kuželovým uzávrem (4). Po uzavení komory je piveden potrubím (2) tlakový vzduch, který proudí dopravním potrubím (3) a strhává do proudu materiál. Tento prbh není plynulý, pokud nepracují dva nebo ti dávkovae do jednoho potrubí. Každý dávkova má ve svém cyklu nkolik fází, pouze v jedné fázi dochází k doprav materiálu.

Obr.10.12 Komorový smšova pro pneumatickou dopravu

Jiné provedení komorového smšovae je znázornno na obr.10.13.

Obr.10.13 Píklad provedení komorového smšovae

Komorové podavae (obr.10.14) jsou jednodušší variantou dávkova a tvoí souást pepravních prostedk, a již na koleji nebo na automobilovém podvozku. Obsah tchto pepravník lze snadno a rychle vyprázdnit pneumatickými podavai podobn jako u stabilních komorových dávkova. Pro znané výhody a malou pracnost se tento zpsob voln ložených materiál znan rozšíil. Pepravují se tak suché jemnozrnné materiály, jako jsou popílek, cement a jiné mleté technické suroviny.

99

Obr.10.14 Fáze komorového dávkovae

Ejektorové smšovae pracují prbžn. Princip je schematicky znázornn na obr.10.15. Mísení nastává v míst 2, kde je vlivem ejektorového úinku podtlak. Úinnost ejektorového smšovae je nízká a praktické využití je malé.

Obr.10.15 Ejektorový smšova – schéma.

Pro dopravní potrubí se používá pevážn ocelových bezešvých trubek s navaovanými pírubami. Pro potrubní poštu lze použít trubek umlohmotných nebo sklenných. Dležité jsou spoje, které musí mít dobrou prchodnost a odpovídající prmr. Armatury jsou umísovány na trasách minimáln a mají specielní konstrukci. Zmna trasy je ešena pestavitelnou potrubní rozbokou, která mže být i vícecestná.

Na konci dopravní trasy se umísuje odluova. O konstrukci odluovae rozhoduje zrnitost a abrazivnost materiálu a koncentrace. Mže to být usazovací komora, cyklón nebo filtr. U potrubní pošty je to jednoduchý drátný koš, který zachytí kontejner. Oblouky dopravního potrubí zasluhují zvláštní pozornost, protože jsou zdrojem ztrát a jsou vystaveny opotebení.

Na ponkud jiných principech pracuje doprava provzdušnného materiálu. Plyn se pivádí pórovitou podložkou pod materiál, který zvedá a provzdušuje. ástice materiálu jsou ve vznosu, ale nepohybují se, jsou fluidizovány. Charakteristický je rozdíl tlaku plynu pod a nad vrstvou materiálu. Pohyb materiálu nastane pi sklonu žlabu (obr.10.16). Pro uskutenní fluidizace je dležitá pórovitá pepážka, která slouží jako ložná plocha pro materiál.

100

Nejvhodnjší jsou keramické materiály. Vlastností fluidizované vrstvy se používá s výhodou k doprav jemných sypkých hmot tzv. pneumatickými žlaby. Vlivem fluidizace zane proudit materiál v oteveném sklonném korytu jako tekutina. Z tohoto pohledu se jedná o jakýsi pechodový stav mezi materiálem v klidu a materiálem ve vznosu pi tlakové pneumatické doprav v potrubí.

Obr.10.16 Píný a podélný ez eícím žlabem

Zcela zvláštní je doprava kontejnerová, kde je materiál uložen v pouzdrech (kontejnerech) nebo je do tvaru kontejneru vhodn upraven (lisování, odlévání apod.). K pohybu kontejneru v potrubí dochází na základ tlakového rozdílu ped a za kontejnerem. Kontejner tvoí v potrubí píst, který je plynem tlaen. Píklad provedení pepravního pouzdra je na obr.10.17.

Obdobou je tzv. doprava pneumohydraulická, kde je obdobný píst tvoen uritou dávkou kašovité smsi materiálu a tekutiny a je stlaeným plynem tlaen dopravním potrubím. Pitom dochází k urychlování materiálu v souladu s rozpínáním (expansí) stlaeného plynu. Této dopravy se používá k doprav betonových, maltových nebo popílkových smsí. Teoreticky je problém ješt složitjší protože jde v podstat o tífázovou dopravu.

Obr.10.17 Pepravní pouzdra (kontejnery)

101

10.2.2 Základní výpoty pneumatické dopravy

Definice nkterých základních veliin není u pneumatické a hydraulické dopravy stejná. Rychlost dopravního plynu je vždy vtší než rychlost ástic materiálu. Rozdíl tchto

rychlostí:

v ps = v - v [m.s-1] [10.12]

kde vV – rychlost vzduchu [m.s-1], vp – rychlost dopravovaného materiálu [m.s-1].

Je oznaováno s jako absolutní skluz a rovná se svou velikostí rychlosti obtékání pevné ástice. Kritická rychlost je podobn jako u hydraulické dopravy funkcí ady veliin (prmr potrubí, koncentrace nebo smšovací pomr, mrná hmotnost materiálu, velikost zrna, tvar zrna atd.). Vyíslení je obtížné.

Pibližn lze kritickou rychlost vypoítat z empirického vzorce: 0,5.( . . . )krv c a g Dξ= [m.s-1] [11.13]

kde c, jsou konstanty pro dopravovaný materiál.

Hodnoty stanovené pro dopravu zakládky (drcený kámen):

Velmi dležitou veliinou pneumatické dopravy je smšovací hmotnostní pomr:

mp

m

mv

cρ

ρ= [-] [10.14]

kde cm – smšovací hmotnostní pomr (hmotnostní konzistence), ρρρρmp – mrná hmotnost materiálu [kg.m-3], ρρρρmv – mrná hmotnost vzduchu [kg.m-3].

Tato bezrozmrná veliina má stejný význam jako objemová koncentrace u hydraulické dopravy.

Podíl ρρρρmp a rychlosti materiálu vp je hmotnost materiálu pipadající na jednotku délky potrubí, je oznaován qp.

Podobn lze definovat qv pro dopravní plyn. Pi pneumatické doprav provzdušnného materiálu se zavádí další veliina, tzv.

mezerovitost nebo pórovitost εεεε, což je pomr objemu volného plynu k celkovému jednotkovému objemu smsi.

s

v

V

V=ε [10.15]

c materiál 0,1 Suchý prach

0,25 Vlhký prach 0,3 Zrnitý materiál (2÷10 mm) 0,4 kusy

materiál30÷40 Prachový materiály

20 Zrnitý materiál

102

Mezi pórovitostí a objemovou koncentrací platí vztah:

v= 1 - cε [10.16]

Nejdležitjší veliinou je tlakový spád. Jak již bylo eeno, výpoet je složitý a v rámci tchto skript se omezíme na vyjmenování jednotlivých složek, které v souhrnu tvoí hodnotu tlakového spádu, nebo-li ztrát tlaku pi proudní materiálu a plynu potrubím. Tento spád je rozhodující pro volbu systému a zdroje tlaku.

Ztráta pi proudní vodorovným potrubím. Podobn jako u hydraulické dopravy se tato ztráta skládá z hodnoty vzniklé proudním

istého plynu a pírstku v dsledku proudní pevné fáze.

s v pdp = dp + dp [10.17]

K tomuto tlakovému spádu je nutno piíst ztráty vzniklé tením, urychlením a zvedáním materiálu v šikmých a svislých úsecích dopravního potrubí. V kolenech a zúžených místech, jakož i spojích vlastního potrubí vznikají místní ztráty, které rovnž je nutno zapoíst do tlakového spádu.

Vzniklé diferenciální vyjádení tlakového spádu, je ešitelné integrací rovnice pi zapotení rovnice stavové a rovnice kontinuity. Pokud se neprovedou uritá zjednodušení, je výpoet obtížný, vhodný pro numerický výpoet s využitím poítaových program.

Pibližn lze tlakovou ztrátu stanovit vztahem:

d n mP p p p p∆ = ∆ + ∆ + ∆ + ∆ [kPa] [10.18]

Ztráta pi proudní ve vodorovném potrubí:

0 0 2

. .. 1 . .

a g Dp p c

vξ

∆ = ∆ +

[10.19]

kde ∆∆∆∆p0 – ztráty tlaku pi proudní istého vzduchu (z tabulek), c0 – konstanta 0,1÷0,075 (pro materiály vtších zrn – vtší hodnoty).

Ztráta dynamická:

( )2

40. . 1 . .10

2.d

vp

gρ β ξ −∆ = + [10.20]

kde ( )0,5;0,85β ∈ )pro práškové materiály vtší hodnoty).

Ztráty zvedáním materiálu:

( ) 401 . . .10np Hξ ρ −∆ = + [10.21]

kde H – výškový rozdíl [m], ∆∆∆∆pm – ztráty v plnícím zaízení ekvivalentní ztrát oblouku 90° (2÷3 kPa).

10.2.3 Doprava na vzduchovém polštái

Stlaený vzduch jako dopravní medium, ale zárove zdroj tlaku, umožuje adu aplikací. Všechny nelze ani vyjmenovat. Uveme tedy nkteré píklady:

- vzduchová paleta, - vzduchová podlaha, - vzduchový stl, - vzduchový dopravník.

103

Obr.10.18 Princip dopravy na vzduchovém polštái

Všem tmto aplikacím je spolené to, že využívají tlaku vzduchu k mírnému nadzvednutí bemene a tím odstranní smykového tení mezi bemenem a podložkou. Podložka musí být rovná a pokud možno bezprašn upravená. Pemisovaná bemena musí mít spodní plochu rovnou. Pohyb bemen je možno uskutenit snadno lidskou rukou. Zatímco pepravu velmi tžkých a objemných bemen lze uskutenit pomocí vzduchových palet (obr.10.18) speciálními disky (obr.10.19), vzduchová podlaha (i vzduchový stl obr.10.20) jsou opateny tryskami, jimiž proudí vzduch vzhru.

Obr.10.19 Speciální disky vzduchových palet

Obr.10.20 Princip vzduchového stolu

Vzduchový dopravník (obr.10.21) je opaten tryskami, sklonnými ve smru pohybu bemen. Stlaený vzduch v tomto pípad nejen odstrauje tení, nýbrž i posouvá bemena.

Obr.10.21 Princip vzduchového dopravníku

104

Seznam literatury

[1] Polák, J., Pavliska, J., Slíva, A.: Dopravní a manipulaní zaízení I. Skriptum VŠB-TU Ostrava, Ostrava 2001.

[2] Dražan, F., Jeábek, K.: Manipulace s materiálem. SNTL ALFA 1979.

[3] Janalík, J.: Potrubní a pneumatická doprava. Skriptum VŠB-TU Ostrava, Ostrava 1999.

[4] Patrman, F.: Doprava v hutích I. a II., Skriptum VŠB-TU Ostrava, Ostrava 1984.

[5] SN 26 0001 Dopravní zaízení (Názvosloví a rozdlení), Praha 1985.