Przenośnik taśmowy do materiałów sypkich jest urządzeniem transportu ciągłego, w którym materiał jest przenoszony na powierzchni poruszającej się taśmy. Układ może pracować w poziomie albo na trasie pochyłej, a materiał jest podawany na taśmę w strefie załadunku, przemieszczany wzdłuż trasy i odbierany w miejscu rozładunku. W zastosowaniach do kruszyw, kopalin, materiałów budowlanych i innych materiałów sypkich taśma może być prowadzona płasko lub w niecce utworzonej przez zestawy krążnikowe.
Właściwości materiału mają znaczenie dla transportu
Przy opisie warunków transportu uwzględnia się nie tylko masę materiału, lecz także jego granulację, wilgotność, gęstość w stanie zsypnym, właściwości ścierne, szorstkość, współczynnik tarcia zewnętrznego i kąt naturalnego zsypu. Znaczenie mogą mieć również skłonność do zbrylania i przyczepność.
Szczególnie istotna jest gęstość usypowa, ponieważ określa zależność między objętością transportowanego materiału a jego masą. Dwie strugi o takim samym przekroju i tej samej prędkości taśmy mogą więc odpowiadać różnym wydajnościom masowym, jeżeli materiały mają różną gęstość usypową. Z kolei granulacja wpływa między innymi na wymagania związane z szerokością taśmy i warunkami załadunku. Wysokość spadku materiału, jego gęstość usypowa, granulacja, zmienność natężenia strugi i właściwości ścierne są również uwzględniane przy ocenie warunków pracy okładki nośnej taśmy.
Taśma płaska i taśma prowadzona w niecce
W transporcie materiałów sypkich ważne jest pole przekroju strugi znajdującej się na taśmie. Taśma może być prowadzona płasko, ale może także przyjmować przekrój nieckowy dzięki odpowiedniemu ustawieniu krążników. W takim układzie środkowa część taśmy pozostaje niżej, a części boczne są uniesione. Powstaje przestrzeń, w której układa się transportowany materiał.
Kąt niecki jest jednym z parametrów wpływających na zdolność transportową. Większa niecka może zwiększać pole przekroju materiału znajdującego się na taśmie, ale jej geometria pozostaje powiązana z szerokością taśmy, właściwościami taśmy i konfiguracją zestawów krążnikowych. W obliczeniach wydajności uwzględnia się również kąt usypu materiału na poruszającej się taśmie. Jest on związany z kształtem górnej powierzchni strugi, a tym samym z jej przekrojem.
Zdolność transportowa zależy więc łącznie od szerokości taśmy, geometrii niecki, kąta usypu materiału i prędkości ruchu.
Załadunek materiału na taśmę
Strefa załadunku jest miejscem, w którym materiał trafia na poruszającą się taśmę. Może być podawany między innymi przez kosz zasypowy. Jego zadaniem jest doprowadzenie strugi do przenośnika w określonym miejscu i w warunkach umożliwiających dalszy transport.
Materiał spadający na taśmę nie musi mieć takiej samej prędkości jak taśma. Po kontakcie z jej powierzchnią musi zostać przyspieszony do prędkości transportowej. Na odcinku przyspieszania działają siły tarcia między materiałem i taśmą. W strefie tej mogą być stosowane nieruchome ograniczenia boczne, których zadaniem jest uspokojenie i centryczne uformowanie strugi na taśmie. W przypadku trasy pochyłej na warunki w strefie podawania wpływa również nachylenie przenośnika.
Równomierność podawania materiału ma znaczenie dla rzeczywistego wypełnienia taśmy. Jeżeli struga ma przekrój nominalny, przenośnik osiąga wydajność nominalną. W praktycznym opisie trzeba jednak rozróżnić wydajność wynikającą z geometrii i prędkości taśmy od rzeczywistego stopnia jej wypełnienia. Struga może być nierównomierna, a poziom załadowania zależy od współpracy przenośnika z urządzeniem podającym materiał. Przy równomiernym podawaniu ze zbiornika przekrój nominalny może być wykorzystany w pełni, natomiast zmienny dopływ materiału prowadzi do zmiennego wypełnienia taśmy.
Od czego zależy wydajność przenośnika?
Wydajność przenośnika do materiałów sypkich jest związana przede wszystkim z polem przekroju materiału na taśmie, prędkością taśmy oraz gęstością usypową. Dla wydajności masowej zależność można opisać jako iloczyn pola przekroju strugi, prędkości taśmy i gęstości materiału, z odpowiednim przeliczeniem jednostek.
Na pole przekroju strugi wpływają szerokość taśmy, kąt niecki oraz kąt usypu materiału na poruszającej się taśmie. Sama zmiana jednego parametru nie opisuje więc całej zdolności transportowej. Przykładowo zwiększenie szerokości daje większą przestrzeń dla materiału, natomiast zwiększenie prędkości powoduje, że w tej samej jednostce czasu przez dany przekrój może przejść większa objętość strugi. Gęstość usypowa decyduje z kolei o tym, jak ta objętość przekłada się na masę.
Prędkość taśmy jest powiązana także z warunkami załadunku, rozładunku i przesypu oraz wielkością brył. Szerokość taśmy pozostaje z kolei związana z wymaganiami strefy podawania, wielkością brył i zdolnością taśmy do układania się na zestawach krążnikowych.
Transport poziomy i pochyły
Przenośnik może prowadzić materiał po trasie poziomej lub nachylonej. Nachylenie zmienia warunki transportu, ponieważ wpływa na przekrój strugi i możliwość przemieszczania się cząstek materiału względem taśmy. Wraz ze zmianą kąta trasy zmienia się więc również zdolność transportowa.
Dopuszczalne nachylenie nie jest jedną stałą wartością dla wszystkich materiałów. Zależy od właściwości transportowanego materiału i sposobu wykonania taśmy. Dla różnych materiałów maksymalny kąt nachylenia jest różny, a taśmy z progami umożliwiają pracę przy większych kątach niż taśmy gładkie.
Na pochyłej trasie pojawia się także dodatkowy składnik oporów związany z podnoszeniem materiału i taśmy. W przenośniku poziomym występują opory skupione oraz opory główne rozłożone wzdłuż trasy. Na odcinku nachylonym dochodzą opory wynikające z konieczności pokonania składowej siły grawitacji.
Napęd i opory ruchu przy transporcie materiału sypkiego
Ruch taśmy jest wywoływany przez układ napędowy współpracujący z bębnem napędowym. Napęd musi zapewnić siłę potrzebną do przemieszczania taśmy wraz z materiałem oraz do pokonania oporów występujących w całym układzie. Do oporów głównych zaliczają się opór obracania krążników, opór toczenia taśmy po krążnikach, opór przeginania taśmy, opór falowania transportowanego materiału oraz opór tarcia taśmy o krążniki. Występują również opory skupione, związane z określonymi strefami przenośnika, między innymi bębnami, miejscem załadunku i urządzeniami czyszczącymi. Materiał sypki wpływa więc na pracę napędu nie tylko przez swoją masę. Jego obecność jest związana także z oporami falowania, warunkami w miejscu podawania oraz — przy trasie nachylonej — z oporami podnoszenia. W strefie załadunku napęd musi pośrednio pokryć również energię potrzebną do przyspieszenia strugi do prędkości taśmy.
Rozładunek materiału
Najprostszy sposób rozładunku polega na doprowadzeniu materiału do końca trasy, gdzie po przejściu taśmy przez bęben materiał opuszcza jej powierzchnię. Konstrukcja przenośnika może jednak przewidywać także rozładunek w innych miejscach.
Do rozładunku można stosować między innymi pługi zrzutowe, wózki zrzutowe oraz zrzutnie. Pozwala to kierować materiał do określonego punktu albo do kilku miejsc położonych wzdłuż trasy. W zależności od konstrukcji rozładunek może następować w wybranych punktach lub na większej części długości przenośnika.
Sposób rozładunku jest powiązany z prędkością taśmy i przebiegiem transportowanego materiału. Dlatego warunki odbioru materiału stanowią jeden z czynników uwzględnianych przy określaniu dopuszczalnej prędkości pracy przenośnika.
Przenośnik otwarty czy osłonięty?
Trasa przenośnika do materiałów sypkich może być odkryta albo wyposażona w osłony lub obudowę. Trasa może być otwarta, oburtowana lub osłonięta, a materiał może być również prowadzony w obudowie.
Osłonięcie może chronić transportowany materiał przed czynnikami zewnętrznymi, takimi jak wiatr i opady. Jednocześnie obudowa oddziela strugę materiału od otoczenia na trasie prowadzonej nad drogami komunikacyjnymi, maszynami lub innymi stanowiskami. W obudowie mogą znajdować się zasypy, wysypy, luki rewizyjne, okna oraz króćce umożliwiające podłączenie innych instalacji technologicznych.
Sposób zabudowy trasy jest więc związany z warunkami transportu i stopniem oddzielenia materiału od otoczenia.
Przenośnik jako cały układ transportu materiału
Transport materiału sypkiego zaczyna się w punkcie załadunku. Struga trafia na taśmę, jest formowana i przyspieszana do jej prędkości. Dalej materiał przemieszcza się na taśmie podpartej przez zestawy krążnikowe, płasko albo w niecce. Napęd pokonuje opory ruchu taśmy, krążników i materiału, a na trasie pochyłej także opory związane z podnoszeniem. Na końcu lub w wybranym miejscu trasy materiał jest rozładowywany.
Najważniejsze parametry tego procesu są ze sobą powiązane. Szerokość taśmy, jej prędkość, geometria niecki, gęstość usypowa materiału, kąt jego usypu, stopień wypełnienia taśmy i nachylenie trasy wspólnie określają warunki transportu. Dlatego przenośnik do materiałów sypkich należy rozpatrywać jako układ, w którym sposób podawania materiału, jego zachowanie na taśmie, geometria trasy, napęd i sposób rozładunku tworzą jeden ciąg transportowy.
