Ekspertyza STAN OBECNY I TENDENCJE ROZWOJOWE TRANSPORTU WEWNĄTRZZAKŁADOWEGO W PRZETWÓRSTWIE ROLNO

Transkrypt

1 Publikacja współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rozwój potencjału innowacyjnego członków Sieci Naukowej Agroinżynieria dla rozwoju zrównoważonego rolnictwa, przemysłu rolno-spożywczego i obszarów wiejskich Ekspertyza STAN OBECNY I TENDENCJE ROZWOJOWE TRANSPORTU WEWNĄTRZZAKŁADOWEGO W PRZETWÓRSTWIE ROLNO Dr hab. ElŜbieta Kusińska, prof. nadzw. UP w Lublinie Katedra InŜynierii i Maszyn SpoŜywczych Uniwersytet Przyrodniczy Lublin 2009 Publikacja dostępna w serwisie:

2 2 Spis treści 1. Wstęp Rodzaje transportu wewnątrzzakładowego Transport kołowy Transport mechaniczny Przenośniki cięgnowe Przenośniki bezcięgnowe Transport hydrauliczny Transport pneumatyczny Zasada działania, klasyfikacja Przykłady zastosowania transportu pneumatycznego w przemyśle rolno-spoŝywczym Bezpieczeństwo pracy w transporcie wewnętrznym Podsumowanie Bibliografia... 22

3 3 1. Wstęp Maszyny i urządzenia transportowe w gospodarce Ŝywnościowej kraju mają olbrzymie znaczenie. Gwarantują one przepływ masy towarowej przychodzącej, wychodzącej, jak równieŝ przepływ ładunków w obrębie wydziałów produkcyjnych i stanowisk w transporcie wewnątrzzakładowym. W kaŝdym zakładzie przemysłowym podczas realizacji procesu technologicznego zachodzi konieczność przemieszczenia róŝnego rodzaju produktów w obrębie zakładu. Znaczenie transportu nie moŝe być pomijane w rozwiązywaniu problemów technologicznych i technicznych, niezaleŝnie od wielkości zakładu i wielkości produkcji. Właściwy sposób rozwiązywania tych problemów decyduje w duŝym stopniu o wydajności i sprawności linii produkcyjnych. Zakłady przemysłu spoŝywczego mają z reguły duŝe zdolności przerobowe. Wydajności zakładów spoŝywczych dochodzą nawet do kilkunastu lub kilkudziesięciu ton na godzinę. Specyfika przemieszczanych materiałów róŝni się w znacznym stopniu od ładunków w innych gałęziach przemysłu. Surowce i produkty spoŝywcze często charakteryzują się podwyŝszoną kwasowością lub zasadowością. NaleŜą do materiałów szybko się psujących. Wymagają szczególnej uwagi podczas przechowywania, operacji technologicznych i czynności transportowych [1]. Rola transportu wzrasta w przypadku produkcji ciągłej, aczkolwiek nie naleŝy jej pomniejszać przy produkcji okresowej. Proces transportu jest częścią procesu produkcyjnego, dlatego podczas projektowania lub modernizacji zakładu problematyki transportu nie moŝna traktować oddzielnie. Transport z definicji rozumiany jest jako przemieszczanie ładunków przewaŝnie stałych lub płynnych z jednego miejsca na inne miejsce. Charakteryzuje się głównie odległością przemieszczania materiału, czasem trwania operacji oraz wydajnością. Biorąc pod uwagę odległość pomiędzy poszczególnymi obiektami wyróŝniamy transport zewnętrzny (tj. szynowy, kołowy, wodny lub lotniczy) oraz transport wewnętrzny (wewnątrzzakładowy), który ma na celu połączenie poszczególnych elementów na terenie zakładu produkcyjnego i dzieli się na międzywydziałowy oraz wewnątrzwydziałowy, zwany równieŝ międzyoperacyjnym. Transport międzywydziałowy słuŝy do przemieszczania ładunków między poszczególnymi wydziałami, wyrobów gotowych oraz materiałów pomocniczych słuŝących do produkcji. Jest wykonywany za pomocą środków transportu, będących w dyspozycji wydziału transportowego zakładu. Natomiast transport wewnątrzwydziałowy słuŝy do przemieszczania materiałów między poszczególnymi maszynami i aparatami realizującymi proces produkcyjny, czyli do połączenia niektórych operacji wynikających z przebiegu procesu technologicznego. Dotyczy przemieszczania surowca, opakowań, produktów gotowych. W zakładach przemysłu spoŝywczego znaczenie transportu wewnętrznego jest bardzo istotne. Wynika to z intensywnego przepływu produktów między poszczególnymi stanowiskami pracy, często produktów o zróŝnicowanej postaci, produktów wraŝliwych na wilgotność, zmiany temperatury, zanieczyszczenia i uszkodzenia podczas transportu [7, 10]. 2. Rodzaje transportu wewnątrzzakładowego W przemyśle spoŝywczym w zaleŝności od właściwości fizycznych i charakteru operacji technologicznej stosuje się następujące rodzaje transportu wewnątrzzakładowego: transport kołowy, transport mechaniczny, transport hydrauliczny, transport pneumatyczny. Materiał moŝna transportować w kierunku poziomym, pionowym oraz ukośnym.

4 Transport kołowy Kołowy transport wewnętrzny jest jednym ze składników procesu wytwórczego w przemyśle spoŝywczym i stanowi jeden z czynników decydujących o prawidłowym przebiegu produkcji. Stanowi on część transportu produkcyjnego odbywającego się w poszczególnych wydziałach produkcji, pomiędzy poszczególnymi wydziałami zakładu oraz pomiędzy tylko wydziałami a magazynami. WaŜnym jego elementem są drogi transportowe. Nawierzchnia drogi transportowej powinna być utwardzona, gładka i odporna na zuŝycie. PodłuŜne pochylenie dróg transportowych nie powinno przekraczać 5%, a maksymalne pochylenie podjazdów na rampy 8%. Drogi transportowe w budynkach i magazynach naleŝy wyznaczać w sposób wyraźny i trwały, a drogi oznakować zgodnie z przepisami ruchu na drogach publicznych. Zatoki do wymijania się wózków na drogach jednopasmowych powinny znajdować się w takiej odległości od siebie i w takim miejscu, aby były w zasięgu wzroku kierowcy, a ich oznaczenie widoczne i trwałe. Szerokość prostych odcinków dróg transportowych uzaleŝniona jest od szerokości środka transportowanego bądź szerokości przewoŝonego ładunku. Przy ruchu jednokierunkowym szerokość drogi przeznaczonej tylko dla środków transportowych powinna być większa o 600 mm od szerokości wózka lub ładunku. Przy ruchu dwukierunkowym szerokość pasma jednokierunkowego powinna być większa o 450 mm od szerokości wózka lub ładunku. Do środków transportu kołowego, mających duŝe zastosowanie w zakładach przetwórczych, naleŝą róŝnego rodzaju wózki. Obecnie wszystkie typy wózków mają koła ogumione pełne lub pneumatyczne (wypełnione powietrzem). Wózki kołowe stosowane w zakładach przemysłu spoŝywczego dzielą się na ręczne, czyli wykorzystujące siłę mięśni ludzkich, oraz napędzane, wykorzystujące źródło napędu. Wózki jezdniowe ręczne są bardzo rozpowszechnione w transporcie wewnątrzzakładowym przemysłu spoŝywczego. Z powodzeniem mogą zastępować wózki napędzane, szczególnie w transporcie między stanowiskowym ładunków o masie nie przekraczającej 1 tony. Ograniczenie wózków ręcznych wynika z duŝego wysiłku fizycznego niezbędnego do przewozu oraz do utrzymania dyszla pociągowego. Wózki jezdniowe ręczne unoszące stosuje się do transportu ładunku na małe odległości, na gładkich nawierzchniach i do niskiego składowania ładunków oraz załadunku i wyładunku wagonów czy samochodów. Do unoszenia ładunku słuŝy układ dźwigniowy lub hydrauliczny. Najprostszym jest wózek dwukołowy słuŝący do przewoŝenia skrzynek, a po zamocowaniu uchwytu widlastego moŝe równieŝ słuŝyć do transportu ładunków lŝejszych, np. beczek itp. Wózkami takimi łatwo się manewruje, a załadunek następuje przez lekkie nachylenie skrzynki i podsunięcie wózka. Do przewoŝenia większych mas są przeznaczone wózki trójkołowe lub czterokołowe z nieruchomą lub podnoszoną platformą. W wózkach trójkołowych jedno koło, a w czterokołowych dwa koła obracają się dookoła pionowej osi. Ułatwia to manewrowaniem wózkiem. Wózki jezdniowe ręczne podnośnikowe są stosowane w transporcie do: obsługi magazynów, w których ładunki są składowane wielowarstwowo, wielkość przewozów jest mała lub drogi przejazdowe są wąskie, załadunku i wyładunku samochodów z rampy, transportu ładunków w obrębie wydziału produkcyjnego. Podnoszenie odbywa się z reguły za pomocą pompy hydraulicznej napędzanej ręcznie lub silnikiem elektrycznym zasilanym z sieci. Długi czas unoszenia jest podstawową wadą tych wózków. Mimo prostoty budowy i działania obsługa wózków jezdniowych ręcznych często stanowi zaburzenia cyklu produkcyjnego. Z reguły jest to związane z nieuwagą operatora wózka lub innych pracowników. NaleŜy unikać zderzeń wózków ze znajdującym się w pobliŝu trasy wózka wyrobem gotowym, surowcem lub ładunkiem opakowań. Mogą nastąpić ich uszkodzenia i związane z tym straty materialne. Wózki jezdniowe napędzane w przemyśle spoŝywczym stanowią liczną i zróŝnicowaną grupę sprzętu do mechanizacji prac transportowych. Prawidłowy dobór wózka do

5 5 konkretnych zadań wymaga znajomości zasad ich podziału. Wózki jezdniowe napędzane dzieli się zgodnie z normą według róŝnych kryteriów, na: rodzaj, typy, odmiany, postacie, oraz według wielkości znamionowych. W zaleŝności od napędu rozróŝnia się następujące rodzaje wózków jezdniowych napędzanych: elektryczne sieciowe, elektryczne akumulatorowe, spalinowe gaźnikowe, spalinowe wysokopręŝne, z innym napędem. W zaleŝności od głównych cech eksploatacyjnych dzieli się je na następujące typy: naładowne, unoszące, podnośnikowe, ciągnikowe, specjalne. Wózki jezdniowe napędzane naładowane platformowe umoŝliwiają wyłącznie poziomy transport ładunków. Znajdują zastosowanie głównie w transporcie międzywydziałowym i wydziałowym, gdzie są większe odległości i wózki unoszone lub podnośnikowe są nieopłacalne. Ich wadą są duŝe rozmiary i mała zwrotność. Promienie ich skrętu są zawarte w granicach mm. W wózkach jezdniowych napędzanych unoszonych platformowych górne i dolne połoŝenie platformy ładunkowej określane jest normą PN-62/M Graniczne połoŝenie platformy unoszonej umoŝliwia samozaładunek (i wyładunek) materiałów umieszczonych na podstawkach ładunkowych. W transporcie wewnętrznym zakładów przemysłu spoŝywczego są stosowane wózki unoszące platformowe prowadzone i podestowe. Wózki platformowe podestowe nie mają głównej wady wózków prowadzonych, jaką jest mała prędkość jazdy. Dzięki duŝej zwrotności oraz prędkości jazdy są uniwersalnym środkiem transportowym w zakładach o średniej wielkości przepływu ładunków. Wózki napędzane unoszące widłowe mają zakres zastosowań niemal taki sam jak wózki platformowe. Dodatkową ich zaletą jest to, Ŝe mogą być równieŝ wykorzystywane do przewozu ładunków na paletach, a nie tylko na podstawkach. Stosuje się je do prac transportowych i przeładunkowych w magazynach oraz przy załadunku i rozładunku samochodów i duŝych kontenerów. Wózki jezdniowe napędzane podnośnikowe stanowią ze względu na istniejącą liczbę typów i odmian jedną z najwaŝniejszych asortymentowo grup środków transportu stosowanych w przemyśle spoŝywczym. Powstawanie coraz to nowszych konstrukcji wynika z dąŝeniem do maksymalnego wykorzystania ogólnych zalet wózków podnośnikowych, jakimi są: samozaładunek i wyładunek, czyli krótkie czasy prac przeładunkowych, moŝliwość operowania ładunkiem zarówno w płaszczyźnie pionowej, jak i poziomej, moŝliwość znacznego zwiększania zdolności przewozowej i manewrowej wózka w wyniku stosowania róŝnorodnego osprzętu, prosta obsługa (sterowanie hydrauliczne), ale wymagająca odpowiednich klasyfikacji. Wózki napędzane podnośnikowe z masztem wewnętrznym są wykonywane w trzech odmianach konstrukcyjnych, jako nie obejmujące ładunku, z wysuwana karetką i obejmujące ładunek. Wszystkie trzy odmiany są produkowane prawie wyłącznie jako wózki prowadzone o zbliŝonych cechach eksploatacyjnych, a więc o zbliŝonych zastosowaniach. Stanowią one rozwiązanie pośrednie między wózkami podnośnikowymi ręcznymi a wózkami podnośnikowymi kierowanymi (podestowymi lub z fotelem dla kierowcy). W stosunku do

6 6 wózków widłowych kierowanych charakteryzują się duŝo lepszą zwartością. Ma to szczególne znaczenie w transporcie magazynowo składowym oraz międzystanowiskowym. Wózki napędzane podnośnikowe czołowe umoŝliwiają podnoszenie ładunków do wysokości 3 m. Za pomoc wózków typu cięŝkiego moŝna podnosić ładunki o masie do 2 t, a wózków typu lekkiego ładunki o masie kg. W dolnym połoŝeniu platforma spoczywa na ziemi, co ułatwia załadunek wózka. Wózki podnoszące ładunek na duŝą wysokość mają dach nad siedzeniem kierowcy, który zabezpiecza go przed uderzeniem przypadkowo spadającego cięŝaru. Wózki te mają maszt umieszczony na zewnątrz powierzchni ograniczonej punktami styku kół jezdnych z podłoŝem. Istnieje bardzo duŝo rozwiązań konstrukcyjnych tych wózków. Wykonane są jako prowadzone i kierowane (głównie z fotelem dla kierowcy). Zakres nominalnych nośności tych wózków zmienia się w granicach 6-50 kn i pokrywa większość potrzeb w tym zakresie. Napęd jazdy stanowi silnik elektryczny o mocy ok. 8,5 kw (zasilany z sieci baterii akumulatorów), umoŝliwiający rozwijanie z ładunkami prędkości do około 15 km h -1 i pokonywanie wzniesień do 15%. DuŜą zaletą tych wózków jest łatwość sterowania za pomocą koła kierowniczego i pedału noŝnego, umoŝliwiającego bezstopniową zmianę prędkości jazdy. Tylne koła skrętne umoŝliwiają wykonanie obrotu o 90 na drodze o szerokości 1950 mm, co pozwala zaliczyć je do grupy wózków bardzo zwrotnych. Układ hydrauliczny napędzany silnikiem o mocy ok. 60 kw umoŝliwia wykonywanie następujących ruchów: podnoszenia i opuszczania ładunku, przechył mostu do tyłu. Dwa niezaleŝne układy hamulcowe, noŝny (hydrauliczny), uruchamiający szczęki hamulcowe kół przednich, i ręczny, hamujący bezpośrednio silnik napędzany, zapewniając duŝe bezpieczeństwo jazdy. Mimo zabezpieczenia kierowcy dachem niekiedy dochodzi do powaŝnych wypadków, zwłaszcza podczas prac magazynowych. Kierowca moŝe zahaczyć o składowany materiał w sztaplach o duŝej wysokości i spowodować osunięcie nawet kilkunastotonowej masy materiału, co stanowi bardzo powaŝne zagroŝenie nie tylko dla kierowcy, ale równieŝ i osób znajdujących się w pobliŝu oraz sprzętu Transport mechaniczny Mechaniczne urządzenia transportujące stosowane w spichrzach, młynach, kaszarniach, wytwórniach pasz, mleczarniach, zakładach mięsnych, monopolowych itp. podzielić moŝna w zaleŝności od nośnika, tzn. elementu roboczego, który jest czynnikiem przenoszącym na [9, 26]: przenośniki cięgnowe, które przenoszą materiał za pomocą cięgna; do nich zalicza się następujące przenośniki: - taśmowe, - łańcuchowe, - kubełkowe, - ślimakowe; przenośniki bezcięgnowe, które dzielą się na: - ześlizgi grawitacyjne i ślimakowe, - rury spadowe, - przenośni wstrząsowe i wibracyjne. Dogodnym, często stosowanym kryterium podziału przenośników, jest sposób przemieszczania materiału przenoszonego przez elementy przenośnika. Zgodnie z kryterium rozróŝnia się [8, 15]: przenośniki przenoszące (przenośniki o ruchomym podłoŝu) przenośniki, w których materiał spoczywa nieruchomo na przesuwającym się podłoŝu i razem z tym podłoŝem jest przenoszony (np. przenośniki taśmowe), przenośniki przesuwające (przenośniki o nieruchomym podłoŝu) przenośniki, w których materiał jest załadowany na nieruchome podłoŝe i jest po nim przesuwany (np. przenośniki zgarniakowe).

7 Przenośniki cięgnowe Przenośniki cięgnowe przemieszczają w sposób ciągły materiały luzem lub ładunki jednostkowe za pomocą cięgna, stanowiącego podstawowy element przenośnika [17]. Typowymi urządzeniami z tej grupy są przenośniki taśmowe, które są często stosowane ze względu na wiele zalet. Przeznaczone są do przenoszenia poziomego lub pod kątem róŝnego rodzaju materiałów sypkich, jak równieŝ ładunków jednostkowych, np. worków, skrzynek, paczek. Wartość kąta podnoszenia zaleŝy od kąta zsypu naturalnego materiału, od sposobu załadunku przenośnika oraz od współczynnika tarcia materiału o taśmę. Przyjmuje się, Ŝe dla prawidłowej i pewnej pracy przenośnika (bez powrotnego zsypywana się materiału), kąt pochylenia przenośnika powinien być o 7-10 mniejszy od mniejszego z dwóch kątów: kąta zsypu naturalnego i kąta tarcia materiału o taśmę. Przenośniki taśmowe są jednymi z najbardziej rozpowszechnionych urządzeń transportowych o działaniu ciągłym ze względu na moŝliwości uzyskania róŝnej odległości przenoszenia i duŝej wydajności, przy małym stosunkowo zuŝyciu energii. Przenośniki taśmowe, w porównaniu z innymi przenośnikami, są urządzeniami drogimi inwestycyjnie. Stosowanie ich jest ekonomicznie uzasadnione, gdy wydajność przekracza 50 t h -1, a długość drogi transportu jest nie mniejsza niŝ 30 m. Maksymalna odległość transportu przenośnikami taśmowymi nie przekracza 400 m. Przenośniki taśmowe mogą być stałe lub ruchome, przewoźne lub przenośne. Podstawowymi elementami przenośnika taśmowego są: konstrukcja nośna, bębny napędzający i napinający taśmę, taśma i zespół wałków podtrzymujących taśmę. Konstrukcja nośna przenośnika moŝe być wykonana z kształtowników lub rur stalowych. W przenośnikach przewoźnych rama nośna opiera się na dwukołowym podwoziu, o kołach stałych lub skrętnych. Zmianę kąta pochylenia przenośnika umoŝliwia podpora o regulowanej wysokości. Długość przenośników ruchomych wynosi 5-15 m. Wysokość -1 podnoszenia do 6 m, a wydajność objętościowa do 350 m 3 h [11, 14, 19]. Elementem roboczym przenośnika jest elastyczna taśma opasująca bębny, o zamkniętym obwodzie. Najczęściej są stosowane taśmy gumowe z przekładkami tekstylnymi z włókien naturalnych lub sztucznych. Na zewnętrznych powierzchniach taśmy znajdują się okładziny gumowe - grubsze od strony roboczej i cieńsze od strony przeciwnej. Na całej długości taśmę podtrzymuje zespół wałków. Mogą to być wałki pojedyncze lub zestawy wałków. Wałki pojedyncze stosuje się do taśmy płaskiej lub lekko wklęsłej. Dzięki zastosowaniu zestawu wałków moŝna uzyskać taśmę w postaci niecki. Zwiększa to pole przekroju strugi przenoszonego materiału, a więc i wydajność przenośnika. Załadunek materiału na przenośnik taśmowy, a takŝe rozładunek przenośnika, moŝe następować w dowolnym punkcie taśmy. Do rozładunku moŝna wykorzystać ukośną zastawkę spychającą materiał z przenośnika. Przenośniki taśmowe najczęściej są napędzane silnikami elektrycznymi. Aby zapewnić odpowiedni moment obrotowy na bębnie napędzającym przenośnika niezbędne jest odpowiednie napięcie taśmy, co uzyskuje się za pomocą napinaczy obciąŝnikowych, śrubowych lub spręŝynowych. Przenośniki taśmowe z taśmą gumową nie nadają się do przenoszenia materiałów gorących i gruboziarnistych o ostrych krawędziach. Nie zawsze teŝ spełniają one wymagania sanitarne, stawiane urządzeniom przemysłu spoŝywczego. Przenośnikami spełniającymi wyŝej wymienione wymagania są przenośniki członowe. Przenośnik członowy jest przenośnikiem cięgnowym, w którym transportowany materiał spoczywa na członach przymocowanych do cięgien łańcuchowych. Najczęściej spotykane człony mają kształt płyt lub koryt. Płyty poziome mają moŝliwość poruszania się w płaszczyźnie poziomej lub po trasie okręŝnej. Podstawowym elementem przenośników jest łańcuch, do którego przymocowane są płyty płaskie, z przegrodami poprzecznymi lub ze ściankami bocznymi. Elementy ruchome urządzenia poruszają się po prowadnicach przymocowanych do konstrukcji nośnej. Cięgno, którym jest w tym przypadku łańcuch, jest rozciągnięte między dwoma gwiaździstymi bębnami. Przenośniki członowe są często stosowane w przemyśle spoŝywczym. Niemal we wszystkich zakładach transportuje się nimi opakowania, opakowane produkty, a takŝe niektóre surowce.

8 8 Przenośniki taśmowe mają bardzo duŝą wydajność, dochodzącą do kilku tysięcy ton na godzinę. Odznaczają się najmniejszym zuŝyciem mocy na jednostkę przenoszonego materiału. Jednak ze względu na wysoką cenę taśm gumowych z przekładkami oraz stosowanie rolek podporowych na łoŝyskach, ich koszt inwestycyjny i eksploatacyjny jest wysoki. Przenośniki kubełkowe, zwane teŝ czerpakowymi, słuŝą do przenoszenia materiałów luzem (sypkich) w płaszczyźnie pionowej lub pochylonej względem poziomu pod kątem nie mniejszym niŝ 70º. Mogą pracować równieŝ jako przenośniki okręŝne. Mają zastosowanie w przemysłach: zboŝowym, owocowo-warzywnym, ziemniaczanym, cukierniczym, spirytusowym i tłuszczowym. UŜywane są do transportu materiałów kawałkowych, kruchych i trudno się wysypujących (przenośniki odśrodkowe) oraz do transportu materiałów drobnoziarnistych i sypkich (przenośniki grawitacyjne). Przenośnik kubełkowy składa się ze szczelnej obudowy, wewnątrz której znajduje się taśma lub pojedynczy albo podwójny łańcuch. Do łańcucha są przymocowane w pewnych odstępach kubełki. Łańcuch z kubełkami przewija się przez dwa koła pasowe: górne napędzające i dolne zwrotne. Przenośnik kubełkowy napędzany jest silnikiem elektrycznym poprzez przekładnię pasową z paskami klinowymi lub za pośrednictwem przekładni zębatej. Materiał jest doprowadzony do otworu wlotowego umieszczonego w nosku stopy. Materiał moŝe być zbierany przez poruszające się w górę kubełki lub teŝ czerpany przez nie po opadnięciu na dno stopy, a następnie podnoszony w kubełkach do góry. OpróŜnienie kubełków następuje w górnej części przenośnika. W przenośnikach wolnobieŝnych odbywa się to pod wpływem siły cięŝkości, a w przenośnikach szybkobieŝnych pod wpływem siły odśrodkowej. Przenośniki kubełkowe mają stosunkowo prostą budowę i nie zajmują duŝo miejsca. Ich zaletę w porównaniu z pozostałymi cięgnowymi stanowi ponadto krótsza droga transportu przy tej samej wysokości podnoszenia. Przenośnikami kubełkowymi moŝna transportować materiał na wysokość do 40 m. Szczelna obudowa przenośnika kubełkowego zapobiega pyleniu. Ale aspiracji wymaga stopa i głowica podnośnika. Do grupy przenośników ciągnionych naleŝą przenośniki zbierakowe (zgarniakowe), słuŝące do transportu materiałów luzem oraz ładunków sztukowych. Są stosowane w transporcie międzyoperacyjnym oraz międzywydziałowym w przemyśle: zboŝowym, paszowym, piwowarsko-słodowniczym, tłuszczowym, spirytusowym itp. W przenośnikach zbierakowych materiał jest przesuwany po nieruchomej rynnie za pomocą poprzeczek lub zaczepów rozmieszczonych na cięgnie. Mogą mieć rynnę zamkniętą lub otwartą od góry. Prędkość przesuwu łańcuchów wynosi 0,2-0,8 m s -1. Przy projektowaniu naleŝy dodatkowo uwzględnić zapotrzebowanie mocy na pokonanie tarcia materiału transportowanego o rynnę. Do najwaŝniejszych zalet przenośników zgarniakowych naleŝą: prosta konstrukcja, moŝliwość transportowani materiałów pylistych, szkodliwych dla otoczenia i gorących oraz moŝliwość wyładunku w dowolnym miejscu trasy. Wśród wad przenośników zgarniakowych naleŝy wymienić: nieprzydatność do transportu materiałów brudnych, lepkich i wilgotnych, małą prędkość ruchu, szybkie zuŝywanie się ścian obudowy i łańcuchów oraz większe zapotrzebowanie na energię niŝ w przypadku przenośników taśmowych i członowych. Podczas transportu materiałów sypkich wszystkie przenośniki cięgnowe wymagają odpylania, poniewaŝ podczas ich pracy występuje pylenie materiału. Odpylania wymagają przede wszystkim miejsca zasypu i zsypu materiału z przenośnika. Do dodatkowych kosztów naleŝy doliczyć cenę instalacji i eksploatacji linii odpylających. W niektórych przypadkach przenośniki cięgnowe mogą spełniać waŝną funkcję w procesie podstawowym. Stosuje się je podczas zamraŝania Ŝywności w suszarniach tunelowych. Podczas transportu owoców przeznaczonych do produkcji moŝna je ręcznie przebierać i usuwać owoce uszkodzone lub zepsute. Mogą być stosowane w myjkach i płuczkach owoców i warzyw, w których podczas transportu następuje jednoczesne mycie surowca. Jednak trzeba pamiętać o zagroŝeniach. Przy jednoczesnej pracy przenośnika mechanicznego i człowieka dochodzi do wypadków przy pracy. Ciągle brakuje prostych

9 9 urządzeń sygnalizacyjnych i zabezpieczających. Często nie ma nawet zwykłych barierek ochronnych i oznaczeń sygnalizujących i uprzedzających o moŝliwym niebezpieczeństwie Przenośniki bezcięgnowe Przenośniki bezcięgnowe przemieszczają materiały luzem (czasem pojedyncze ładunki) bez uŝycia cięgien, lecz za pomocą innego organu mechanicznego, impulsów, wstrząsów lub grawitacji. Typowymi przenośnikami z tej grupy są przenośniki śrubowe, zwane takŝe ślimakowymi. Stosuje się je często do transportu materiałów sypkich, miałkich, pylistych oraz drobnokawałkowych na niewielkie odległości. Mogą one przemieszczać materiał poziomo, pod pewnym kątem względem poziomu, a takŝe pionowo. Podstawowe elementy tego typu przenośnika to koryto i ślimak. Koryto stanowi rynna w kształcie litery U z pokrywą (koryto zamknięte) lub bez pokrywy (koryto otwarte). Wewnątrz koryta znajduje się ślimak w postaci wału z nawiniętą na nim wzdłuŝ linii śrubowej taśmą blaszaną. Ślimak obracając się przesuwa znajdujący się w korycie materiał w kierunku otworu wylotowego. Ruch materiału w przenośniku odbywa się w nieruchomej rynnie i wymusza go obracający się wał śrubowy. Stosowane są takŝe rozwiązania z obracającą się rynną [22, 24]. Stosowane w przemyśle przenośniki ślimakowe mają średnicę mm i długość do 20 m. Skok śruby wynosi zwykle mm, a częstotliwość obrotów wału 0,75-1,6 1 s - 1 (większym średnicom śruby odpowiadają mniejsze częstotliwości obrotów). W zaleŝności od rodzaju transportowanego materiału stosuje się kilka rodzajów powierzchni śrubowych: pełną, wstęgową i łopatkową. Ślimaki o powierzchni śrubowej pełnej stosuje się do przenoszenia materiałów nie zlepiających się. Przenośniki ze wstęgową powierzchnią śrubową stosuje się do transportowania materiałów w postaci duŝych kawałków oraz wykazujących duŝą tendencję do zlepiania się. Z kolei przenośniki ze ślimakami łopatkowymi mają zastosowanie do przenoszenia materiałów ciastowatych (zlepiających się). Podstawowymi zaletami przenośników śrubowych są: prosta budowa, łatwa obsługa, niezawodność ruchu i szczelność. Zasadnicze wady, to: duŝe zuŝycie energii, spowodowane tarciem materiału o powierzchnię ślimaka i obudowę, trudności przenoszenia materiałów gruboziarnistych oraz rozdrabnianie materiałów, zwłaszcza kruchych. WaŜnym zagadnieniem jest moŝliwość zastąpienia niektórych urządzeń (np. mieszarek wstęgowych do pasz o działaniu okresowym) urządzeniami ze ślimakowo-łopatkowym elementem transportującym i jednocześnie mieszającym o odpowiedniej długości i czasie trwania procesu o działaniu ciągłym. W urządzeniach tego typu występują jednocześnie dwie operacje: mieszanie i transport poziomy. Skracamy lub wydłuŝamy czas operacji, jeŝeli jest to tylko potrzebne, regulując częstość obrotów ślimaka i stosując odpowiednią średnicę przenośnika. MoŜemy dostosować długość przenośnika do panujących warunków lokalowotechnologicznych. Pionowe podnośniki ślimakowe ze ślimakiem obudowanym mogą być stosowane w mieszalnikach surowców sypkich. MoŜna w nich dozować składniki na dolnym poziomie, a mieszankę odbierać na wyŝszej kondygnacji. Takie urządzenia moŝna stosować w przypadkach, gdy wymagają tego względy technologiczne. Maszyny tego typu jednocześnie mieszają i podnoszą produkt w kierunku pionowym na odpowiednią wysokość. Do przenośników grawitacyjnych i impulsowych naleŝą róŝnego rodzaju przenośniki ślizgowe (zsuwnie) oraz przenośniki wałkowe. Przenośniki ślizgowe to przenośniki grawitacyjne. Ruch materiału (z góry na dół) następuje samoczynnie, wyłącznie pod wpływem siły cięŝkości. Kąt nachylania powierzchni ślizgowej przenośnika musi być większy od kąta tarcia materiału przesuwającego się po tej powierzchni. Prędkość zsuwania się ładunku zaleŝy od róŝnicy między kątem nachylenia przenośnika a kątem tarcia. Prędkość zsuwania się materiału nie powinna przekraczać 2 m s -1. Do transportu grawitacyjnego są wykorzystywanie ześlizgi proste i spiralne. Ześlizgi wykonane są w kształcie rynien z blachy. Rynna moŝe być otwarta lub zamknięta (do transportu materiałów pylistych).

10 10 W przypadku duŝej róŝnicy poziomów stosuje się przenośniki ślizgowe śrubowe, poniewaŝ przenośniki proste byłyby wówczas bardzo długie. Materiał zsuwa się po powierzchni śrubowej nawiniętej na środkową kolumnę. Zasilanie i odbiór materiału moŝe następować na kilku poziomach. Przenośniki takie równieŝ są budowane jako otwarte lub zamknięte. Są one stosowane przede wszystkim do przenoszenia ładunków jednostkowych, zwłaszcza worków. Do transportu ładunków stałych o zwartej budowie stosuje się przenośniki wałkowe, w których ruch ładunku odbywa się po obracających się wałkach ustawionych równolegle. Materiałem transportowym są najczęściej opakowania zbiorcze, takie jak: kartony, paczki, pojemniki, skrzynie, itp. Przenośniki wałkowe mogą być montowane na stałe lub mogą być takŝe przenośne. Przenośniki przenośne składają się z kilku sekcji, z których ustawia się tor o Ŝądanym kształcie. Elementami nośnymi przenośnika są wałki ułoŝyskowane w ramie. Przenośniki wałkowe dzielą na: przenośniki wałkowe napędzane, przenośniki wałkowe nienapędzane (grawitacyjne). Przenośniki wałkowe napędzane słuŝą do przemieszczania produktów w sposób wymuszony przez obracające się wałki. Natomiast przenośniki wałkowe nienapędzane słuŝą do przemieszczania produktów za pomocą siły grawitacji lub przesuwania za pomocą wymuszenia z zewnątrz, np. ręcznego. Zaletą tego typu przenośników jest bardzo prosta budowa, tania konstrukcja oraz znacznie łatwiejszy sposób przemieszczania cięŝkich ładunków. Do wad naleŝy zaliczyć: ograniczoną długość transportu, a takŝe wymóg, aby materiał przesuwany miał odpowiednio duŝe wymiary. Ruch materiału dzięki odpowiedniemu wykorzystaniu sił tarcia i bezwładności odbywa się w przenośnikach wstrząsowych. Stosuje się je do przenoszenia materiałów sypkich na odległość do 100 m. Mogą przenosić ładunki w płaszczyźnie poziomej, w płaszczyźnie nachylonej do kierunku wylotu, do dołu lub do góry. W przenośnikach tych elementem roboczym jest rynna o przekroju prostokątnym, kwadratowym lub okrągłym, zamknięta lub otwarta. Rynna moŝe być zawieszona lub podparta na odpowiednio podpartych spręŝystych prętach (cięgnach) ustawionych ukośnie do pionu. Rynna przenośnika otrzymuje impulsy od mechanizmu mimośrodowego napędzanego silnikiem elektrycznym. Na skutek działania tego mechanizmu rynna wykonuje cykliczne okresowe ruchy. Materiał znajdujący się w rynnie dzięki jej ruchom ulega chwilowym poślizgom bądź wykonuje skoki, przemieszczając się w ten sposób w kierunku transportowania. Przenośniki wstrząsowe dzieli się na: wstrząsane (długoskokowe), wibracyjne (krótkoskokowe). Przenośniki wstrząsane buduje się zazwyczaj o długości od kilkunastu do kilkudziesięciu metrów. Prędkość przemieszczania materiału nie przekracza 0,15 do 0,2 m s - 1, a grubość warstwy wynosi zwykle 50 do 100 mm. JeŜeli przenośnik transportuje materiał pod górę, to nachylenie rynny w tym kierunku nie powinno przekraczać 15º. Przenośniki wibracyjne róŝną się od wstrząsowych rodzajem napędu. Przenośniki wstrząsowe mają napęd korbowodowy, mimośrodowy lub bezwładnościowy, który w przenośnikach wibracyjnych moŝe być zastąpiony wibratorem elektromagnetycznym. Wielkość skoku rynny wibracyjnej wynosi od ułamka milimetra do 10 mm, zaś liczba drgań 5 do 50 1 s -1. Przenośniki wstrząsowe charakteryzują się prostą konstrukcją, moŝliwością pełnej hermetyzacji transportu, moŝliwością wykonywania podczas transportu róŝnych zabiegów technologicznych (np. suszenia, chłodzenia, przesiewania), łatwością obsługi, małym zapotrzebowaniem energii w ruchu ustalonym oraz małym zuŝyciem koryta nawet podczas transportu silnie ścierających materiałów (dotyczy to przede wszystkim przenośników wibracyjnych).

11 11 Do podstawowych wad naleŝą: nieprzydatność do transportu materiałów lepkich, bardzo lepkich i kruchych, przenoszenie się drgań na konstrukcję wsporczą i podłoŝe, głośna praca, niezbyt duŝa prędkość transportu oraz silna zaleŝność wydajności od pochylenia rynny. Te dwa rodzaje przenośników stosuje się głównie do transportu ziarna i materiałów mączystych w przemyśle zboŝowo-młynarskim i paszowym. W trudnych warunkach, często niedostępnych dla innych urządzeń transportowych, stosuje się przenośniki miotające (wyrzutowe). Przenośniki te moŝna podzielić na: taśmowe, tarczowe, łopatkowe. Przenośnik wyrzutowy tarczowy składa się z tarczy poziomej napędzanej silnikiem za pośrednictwem przekładni zębatej. Tarcza ma Ŝeberka rozstawione promieniowo; wysokość Ŝeberka jest największa przy środku tarczy i stopniowo maleje w kierunku obwodu tarczy. Materiał jest doprowadzany z góry na środek tarczy i zostaje wyrzucony na zewnątrz równomiernie na wszystkie strony. Innym rodzajem przenośnika jest przenośnik wyrzutowy łopatkowy, który składa się z bębna o krótkich łopatkach oraz osłony blaszanej. Materiał zasypany zostaje porwany przez łopatki bębna i wyrzucony na zewnątrz. W wyrzutniku tarczowym materiał zrzucany jest z tarczy w miejscu jej przegięcia przy zwiększonej prędkości liniowej. W obecnym czasie te przenośniki są stosowane rzadko i tylko przewaŝnie do surowców odpadowych, gdy producentowi nie zaleŝy na zachowaniu odpowiedniej ich jakości. Ich wadą jest szybkie zuŝywanie łoŝysk i elementów spręŝystych oraz brak moŝliwości stosowania do transportu materiałów o duŝej granulacji Transport hydrauliczny Transportowanie ciał stałych w kierunku poziomym moŝe się odbywać za pomocą przenośników wodnych, zwanych spławiakami. Stosowane są one najczęściej do transportu i jednoczesnego mycia surowców owocowo-warzywnych (np. jabłek, pomidorów, buraków cukrowych). Stanowią je najczęściej koryta ułoŝone z nieduŝym spadkiem w kierunku przepływu wody przenoszącej surowiec. Zamiast koryt (otwartych kanałów) mogą być stosowane równieŝ rury. Spadek koryta powinien wynosić 1-1,5% w celu zapewnienia minimalnej prędkości poruszania się surowca w kierunku przepływu wody, która wynosi od 0,5 do 1 m s -1. Przy mniejszych spadkach występują mniejsze prędkości przepływu surowca i moŝe wystąpić zjawisko osiadania surowca na dnie rynny, co moŝe doprowadzić do jej zatkania. Aby nie dopuścić do tego zjawiska moŝna stosować wymuszony przepływ surowca za pomocą za pomocą wody doprowadzanej pod zwiększonym ciśnieniem lub przy podwyŝszonej prędkości. Rynny wykonuje się przewaŝnie z blachy stalowej lub betonu (niekiedy z tworzyw sztucznych). Umieszcza się je poniŝej lub powyŝej poziomu podłoŝa. Spławiaki umieszczone poniŝej poziomu posadzek lub podłoŝa naleŝy nakryć pokrywami. Promienie zagięć spławiaków i rynien ze względu na znaczne opory przepływu powinny być nie mniejsze niŝ 2 m. W przypadku rur moŝna stosować mniejsze promienie krzywizny, ale większy spadek (2-4%). Wodę do transportu moŝna doprowadzać w sposób ciągły lub okresowy (w określonych odstępach). W przenośnikach podczas transportu materiału z reguły następuje jednoczesne jego oczyszczanie z zanieczyszczeń drobnych (np. piach, kamienie), które opadają na dno i odprowadzane są za pomocą kratek ściekowych. Przenośnikach hydraulicznych zuŝywa się znaczne ilości wody (3-5 m 3 t -1 surowca). W przetwórstwie spoŝywczym często naleŝy podnieść ciecz z poziomu niŝszego na poziom wyŝszy, czyli transport cieczy powinien odbywać się w kierunku pionowym. Do przetłaczania cieczy z przestrzeni o niŝszym ciśnieniu do przestrzeni o ciśnieniu wyŝszym słuŝą pompy. W zaleŝności od wywarzanej róŝnicy ciśnień między stroną ssawną a tłoczną pompy dzielą się na pompy wyporowe i pompy wirowe.

12 12 Zasada działania pomp wyporowych polega na przerywanym, dawkowym zasysania z przestrzeni ssawnej ściśle określonej ilości cieczy i wytłaczaniu jej do przestrzeni tłocznej. Pompy wyporowe w zaleŝności od rodzaju ruchu elementu roboczego dzielą się na: pompy o ruchu posuwisto-zwrotnym (np. pompy tłokowe, nurnikowe, przeponowe), pompy o ruchu obrotowo-zwrotnym (np. pompa skrzydełkowa), pompy o ruchu obrotowym (np. pompa zębata). Pompy wirowe w sposób ciągły zasysają i tłoczą ciecz za pomocą wirnika. W zaleŝności od budowy i kierunku przepływu cieczy przez wirnik wyróŝnia się: pompy o przepływie promieniowym (np. pompa odśrodkowa), pompy o przepływie promieniowo-osiowym (np. pompa diagonalna), pompy o przepływie osiowym (np. pompa łopatkowa). W przemyśle spoŝywczym stosowane są dodatkowo tzw. pompy specjalne, stosowane w ściśle określonych celach. NaleŜą do nich: strumienie (eŝektory i inŝektory), pneumatyczne podnośniki cieczy, przetłaczarki oraz lewary. Pompy stosowane są m.in. w zakładach przetwórstwa owocowo-warzywnego, tłuszczowego, mleczarskiego. Pompami są przetłaczane nie tylko ciecze, jak: wino, woda, moszcze, ale równieŝ koncentraty, przeciery, miazga owocowa, owoce, mleko, śmietana, jogurt, olej, ciecze agresywne itp. Pompy wirowe są przenośnikami cieczy, których organem roboczym jest osadzony na obracającym się wale wirnik łopatkowy, powodujący zwiększanie krętu (momentu ilości ruchu) lub krąŝenia przepływającej przezeń cieczy. W czasie przepływu przez wirnik wzrasta ciśnienie i energia przepływającej cieczy. Wszystkie pompy wirowe posiadają bardziej zwartą budowę i mniejsze wymiary niŝ pompy wyporowe o podobnych wydajnościach. PoniewaŜ częstość obrotów wirników pomp wirowych jest zbliŝona do częstości obrotów silników elektrycznych, napęd jest zwykle przekazywany z silnika do pompy bez pośrednictwa przekładni. Zwiększa to sprawność energetyczną urządzenia. Istotną zaletą pomp wirowych jest moŝliwość regulacji wydajności zaworem (tzw. dławienie pompy), aczkolwiek jest to regulacja nieekonomiczna. W przypadku pomp wyporowych takie postępowanie prowadzi do ich zniszczenia. Wadą tradycyjnych konstrukcji pomp wirowych jest konieczność napełnienia cieczą kadłuba pompy przed uruchomieniem (tzw. zalewanie pompy). Nowsze rozwiązania, dzięki posiadaniu tzw. kanałów samozasysających, mają wyeliminować tę niedogodność. Pompy wirowe przeznaczone do mas gęstych, np. przecierów, koncentratów mają większe kanały przelotowe i mniejszą liczbę łopatek w wirniku. Pompy słuŝące np. do transportu jabłek z kanału spławiakowego do tłoczni mają duŝe wymiary (średnica do 0,6 m) i małą liczbę łopatek (zwykle 4-8). Budowa i działanie pomp naleŝą do zagadnień ogólnie znanych i dlatego ich opis został w pracy pominięty Transport pneumatyczny Zasada działania, klasyfikacja Zasada działania transportu pneumatycznego polega na doprowadzeniu cząstek ciała stałego do przewodu, w którym z odpowiednią prędkością przepływa gaz, uniesieniu ich przez strumień przepływającego gazu i płynięciu razem z nim w rurociągu. Pośrednim czynnikiem gazowym w transporcie pneumatycznym zazwyczaj jest powietrze. W zaleŝności od tego, czy w rurociągu transportującym, w którym przepływa mieszanina gazu i ciała stałego, panuje ciśnienie niŝsze od atmosferycznego czy wyŝsze, rozróŝnia się systemy transportu pneumatycznego pracujące przy podciśnieniu i nadciśnieniu (ssące lub tłoczące) oraz systemy mieszane (ssąco-tłoczące) [9, 12]. W systemach mieszanych część układu pracuje przy podciśnieniu, część przy nadciśnieniu. Na rys. 1 przedstawiono schematy podstawowych systemów transportu pneumatycznego.

13 13 Wymagane w transporcie pneumatycznym prędkości przepływu powietrza zaleŝą przede wszystkim od wymiarów cząstek transportowanego materiału oraz jego gęstości. Wynoszą one 6-35 m s -1. StęŜenie transportowanej mieszaniny zwykle zawiera się w przedziale kg ciała stałego na kilogram powietrza, aczkolwiek w rzeczywistości zakres ten w przemyśle spoŝywczym jest znacznie szerszy i wynosi 0,1-400 kg kg -1 powietrza. a) b) c) Rys. 1. Schematy podstawowych systemów transportu pneumatycznego: a) podciśnieniowy (ssący), b) nadciśnieniowy (tłoczący), c) mieszany (ssąco-tłoczący) 1-ssawa, 2-rurociąg, 3-cyklon rozładunkowy do materiału, 4-cyklon do oczyszczania gazu, 5-zawór śluzowy, 6-wentylator, 7-spręŜarka, 8-zasilacz iniektorowy Ograniczenie stosowania przenośników powietrznych jest związane ze wzrostem kosztów eksploatacji w miarę wzrastania wielkości kawałków transportowanego materiału. Nie nadają się do takiego transportu materiały wilgotne, lepkie, tworzące grudy pod niewielkim nawet naciskiem. Transport pneumatyczny moŝe odbywać się w przestrzeni zarówno w kierunku pionowym, jak i poziomym. W przypadku transportu pionowego prędkość ziarna fazy stałej jest mniejsza od prędkości gazowego czynnika transportującego. Ta róŝnica prędkości nosi nazwę poślizgu. Poślizg nie zaleŝy od prędkości strumienia gazowego, natomiast zaleŝy od średnicy ziarna materiału stałego. Występowanie poślizgu związane jest z opadaniem cząstek materiału stałego w wyniku działania siły cięŝkości. NaleŜy jednak zaznaczyć, Ŝe zwłaszcza dla cząstek o małych rozmiarach poślizg moŝe bardzo się róŝnić od prędkości

14 14 opadania. Jeśli prędkość przepływu gazu jest zbyt mała, powstają zakłócenia w transporcie (pulsacje), spowodowane gromadzeniem się materiału w przewodzie transportującym. Przy dalszym spadku prędkości gazu występuje opadanie cząstek ciała stałego i zasypanie przewodu [3, 4, 5, 6, 20]. W przypadku transportu poziomego występują inne zjawiska. Cząstki ciała stałego poruszają się w kierunku poziomym w wyniku działania siły uwarunkowanej oddziaływaniem strumienia przepływającego gazu na cząstkę. Prędkość strumienia gazu, przy której cząstki ciała stałego, będące w spoczynku, zaczynają się poruszać wzdłuŝ poziomego przewodu nosi nazwę prędkości startu lub prędkości wiania. Przy małych prędkościach czynnika transportującego przepływ ciała stałego ma miejsce tylko w części poprzecznego przekroju przewodu. W miarę zwiększania prędkości przepływu gazu rośnie pole przekroju poprzecznego, którym wraz z gazem przepływa ciało stałe, czyli ma miejsce transport pneumatyczny. Po przekroczeniu pewnej prędkości gazu, zwanej prędkością krytyczną, przepływ mieszaniny i ciała stałego odbywa się całym przekrojem przewodu [13, 16, 18, 21]. Ogólnie się przyjmuje, Ŝe systemy pracujące przy podciśnieniu, ze względu na ograniczoną wartość podciśnienia moŝliwego do wytworzenia, są stosowane do transportu na odległości do 100 m. Najczęściej występują w nich podciśnienia rzędu kpa, a praktycznie zakres ciśnienia jest szerszy i wynosi 8-70 kpa. Systemy próŝniowe umoŝliwiają bezpośrednie zasilanie nośnika transportowanym materiałem ze zbiorników, wagonów lub hałd w jednym lub kilku miejscach, czyli mogą być punktowe lub centralne. Rozładowywanie odbywa się w jednym miejscu. Przy elastycznym zakończeniu przewodu ssącego moŝna równieŝ zmieniać miejsce poboru przenoszonego materiału. W układach pracujących przy nadciśnieniu materiał jest wprowadzany specjalnym dozownikiem do komory mieszania, skąd tłoczony jest rurociągami do miejsca rozładunku. W systemach pracujących przy nadciśnieniu moŝna wytworzyć o wiele większe róŝnice ciśnień na obu końcach transportującego przewodu niŝ w układach podciśnieniowych i dzięki temu układy te moŝna stosować do transportu na odległość nawet do 2 km. Poza tym przy rozgałęzieniu rurociągu pozwalają one na rozładunek transportowanego materiału w kilku miejscach. W obu systemach gaz w końcowej części układu pneumatycznego przed odprowadzeniem do atmosfery powinien być oczyszczony za pomocą urządzeń oddzielających gaz od zanieczyszczeń pyłowych. Systemy mieszane podciśnieniowo-ciśnieniowe (ssąco-tłoczące) łączą zalety obu układów. W takich przypadkach jeden wentylator lub jedna spręŝarka w jednej części układu wytwarza podciśnienie, a w drugiej nadciśnienie. Systemy mieszane stosowane są przede wszystkim do transportu na znaczne odległości materiałów pobieranych z kilku miejsc. Transport pneumatyczny w przemyśle spoŝywczym stosuje się głównie do przenoszenia materiałów drobnokawałkowych, ziarnistych i pylistych. Jego wydajność waha się w bardzo szerokich granicach i w niektórych przypadkach moŝe dochodzić do 750 t h -1. Szczególnym rodzajem transportu pneumatycznego jest transport fluidalny. Stosuje się go do transportu materiałów bardzo rozdrobnionych przy wysokich współczynnikach koncentracji (od 20 do kilkuset kg kg -1 powietrza). Wtedy występuje stan aerodynamiczny, charakterystyczny dla transportu fluidalnego. W instalacjach transportu fluidalnego prędkości przepływu fazy stałej i powietrza są zbliŝone do siebie, w przeciwieństwie do pozostałych rodzajów transportu, w których prędkość powietrza jest zawsze większa niŝ prędkość fazy stałej. W wyniku stosowania wysokiej koncentracji mieszaniny przy małych strumieniach przepływającego powietrza, uzyskuje się zmniejszenie wymiarów geometrycznych poszczególnych elementów instalacji oraz niŝsze jednostkowe zapotrzebowanie mocy niŝ w zwykłym transporcie pneumatycznym [16]. Zaletami przenośników pneumatycznych w porównaniu do transportu mechanicznego są: prosta budowa i łatwa obsługa, hermetyczność i zwartość konstrukcji (całkowicie bezpyłowa i higieniczna praca), brak ruchomych elementów, które naraŝone są na bezpośredni kontakt z materiałem,

15 15 moŝliwość dokonywania dodatkowych operacji technologicznych podczas operacji transportu, np. jednoczesnego odpylania materiału, aeracji, schładzania, podgrzewania i suszenia, moŝliwość stosowania w dowolnych warunkach lokalowych (np. rurociągi transportu pneumatycznego łatwo jest prowadzić nad drogami jezdnymi). Do najpowaŝniejszych wad tego rodzaju transportu zalicza się: ograniczony rodzaj materiałów, które mogą być transportowane pneumatycznie (transportowany materiał nie moŝe wykazywać cech lepkości, plastyczności i nie moŝe wykazywać zdolności do zlegiwania i do zagęszczania pod działaniem niewysokiego ciśnienia, duŝe zuŝycie energii w porównaniu do przenośników mechanicznych, erozję przewodów, zwłaszcza przy transporcie materiałów silnie ścierających (wycieraniu ulegają szczególnie łuki i krzywizny rurociągów transportujących; przedłuŝenie Ŝywotności kolan osiąga się przez zwiększenie grubości ścianki w miejscu ich duŝego zuŝywania się, bądź przez zastosowanie kolan o specjalnej konstrukcji z wymienną zuŝywającą się częścią lub z nadmuchem powietrza, zmniejszającym tarcie materiału o ścianki kolana, zagroŝenia poŝarowe wymagające szczególnych zabezpieczeń; podczas pracy maszyn i urządzeń transportu pneumatycznego powstawać mogą iskry, które mogą być dalej transportowane do innych elementów maszyn, jak np. filtry z tkanin lub do silosów; tu moŝe dochodzić do Ŝarzenia, które moŝe rozprzestrzeniać się niepostrzeŝenie na następne porcje docierającego materiału palnego, co w efekcie niejednokrotnie prowadzi do duŝych poŝarów lub wybuchów. Przy projektowaniu rurociągu naleŝy unikać niepotrzebnych kolan, odgałęzień oraz zbędnej armatury powodującej wzrost oporu ruchu i zuŝycia energii. Trasa rurociągu powinna być jak najkrótsza. W transporcie pneumatycznym prędkość powietrza jest jednym z parametrów, mających wpływ na zapotrzebowanie mocy. Dlatego waŝne jest, aby prędkość powietrza słuŝącego do transportu produktów była moŝliwie najmniejsza. Stosowanie najmniejszych dopuszczalnych prędkości powietrza zabezpiecza poza tym transportowany materiał przed uszkodzeniami mechanicznymi. Ponadto wymiary poszczególnych elementów i urządzeń instalacji pneumatycznej są proporcjonalne do przyjętej prędkości powietrza. Istnieje graniczna prędkość powietrza, poniŝej której następuje zjawisko zapychania się produktem instalacji pneumatycznej. Następuje wówczas przerwanie równomiernego strumienia transportowanego produktu, a całkowita wartość ciśnienia dynamicznego zamienia się na ciśnienie statyczne. Praca instalacji pneumatycznych przy małych prędkościach powietrza, zbliŝonych do granicznych, jest bardzo trudna i ekonomicznie nieopłacalna mimo zmniejszenia zuŝycia energii. W przemyśle spoŝywczym z uwagi na panujące ciśnienie w rurociągach stosuje się trzy rodzaje transportu pneumatycznego: transport pneumatyczny niskiego ciśnienia, transport pneumatyczny średniego ciśnienia, transport pneumatyczny wysokiego ciśnienia. Transport pneumatyczny niskiego ciśnienia w przemyśle spoŝywczym słuŝy do transportowania materiału o duŝych rozmiarach cząstek, materiałów ziarnistych i rozdrobnionych na względnie nieduŝe odległości (najczęściej do 30 m). Charakteryzuje go: mała koncentracja mieszaniny (0,1-4,0 kg kg -1 powietrza), wymuszony przepływ powietrza przez wentylatory promieniowe, mogące wytworzyć ciśnienie o wartości 8 kpa,

16 16 duŝe prędkości przepływu powietrza (20 m s -1 i większe) i duŝe średnice przewodów (średnio mm i większe), duŝe zuŝycie powietrza, co jest skutkiem duŝych prędkości oraz znacznych średnic i wiąŝe się z koniecznością stosowania filtrów tkaninowych o duŝej powierzchni filtracyjnej, które zajmują wiele miejsca, są to najczęściej instalacje typu ssącego (podciśnieniowe), tłoczącego lub mieszane (ssąco-tłoczące). Transport pneumatyczny średniego ciśnienia stosowany jest w przemyśle spoŝywczym do transportowania materiałów o duŝych rozmiarach cząstek, materiałów ziarnistych i rozdrobnionych na względnie duŝe odległości (najczęściej odległości te nie przekraczają 300 m). Ten rodzaj transportu cechuje: większa koncentracja w porównaniu z transportem pneumatycznym niskiego ciśnienia, bo wynosząca 4,0-20 kg kg -1 powietrza, prędkości przepływu powietrza w przedziale m s -1, konieczność instalowania wentylatorów (pojedynczych lub pracujących szeregowo) albo spręŝarek, mogących wytworzyć ciśnienie o wartości kpa, moŝliwość pracy układów zarówno przy podciśnieniu, jak i przy nadciśnieniu. Transport pneumatyczny wysokiego ciśnienia (zwany równieŝ fluidalnym lub aerozolowym) słuŝy do transportu materiałów drobno rozdrobnionych w fazie zagęszczonej. Cechuje go: konieczność stosowania spręŝarek, które mogą wytworzyć w linii transportu pneumatycznego ciśnienia o wartości kpa, moŝliwość stosowania transportu materiału o bardzo wysokiej koncentracji ( kg kg -1 powietrza), z czym wiąŝe się małe zuŝycie powietrza, a skutkiem jest moŝliwość stosowania nieduŝych filtrów powietrza, małe prędkości przepływu mieszaniny (4-7 m s -1 ) przy małych średnicach przewodów mm), zastosowanie głównie do pracy w warunkach tłoczących Przykłady zastosowania transportu pneumatycznego w przemyśle rolnospoŝywczym W tabeli 1 przedstawiono zalecane typy transportu pneumatycznego dla niektórych materiałów w przemyśle rolno-spoŝywczym. Za pomocą linii transportu pneumatycznego niskiego ciśnienia zaleca się transportować liście tytoniowe (i krajankę tytoniową) oraz wysuszone i mokre wyroby makaronowe. Mąkę wszystkich gatunków moŝna transportować wytwarzając w układzie ciśnienie średnie oraz wysokie. Największą ilość surowców i gotowych produktów moŝna przemieszczać za pomocą linii transportu pneumatycznego niskiego lub średniego ciśnienia. Do tej grupy materiałów naleŝy: kakao mielone, skrobia, zboŝa, kasza, kaszka, cukier kryształ, słód, groch, oczyszczone arachidy, nasiona słonecznika, siemię, cukierki, proszek do prania, pudry, talk i kaolin. Surowce i produkty przemysłu zboŝowo-młynarskiego szczególnie się nadają do transportowania metodą pneumatyczną. Jednym z przykładów zastosowania transportu pneumatycznego niskiego ciśnienia typu ssącego jest transport wszystkich gatunków liści tytoniowych w zakładach tytoniowych, który przedstawiono na rys. 2. Pokazano akurat ten przykład, poniewaŝ podczas transportu pneumatycznego przeprowadzane są dodatkowe operacje technologiczne. Ruch powietrza wywołują dwa wentylatory promieniowe 7. Liście tytoniowe dostarczane są za pomocą transportera taśmowego 1, z którego zasysane są za pomocą ssawy. W tym miejscu juŝ ma miejsce wstępnie oczyszczanie liści z zanieczyszczeń cięŝkich (kamienie, grudki ziemi, zanieczyszczenia metalowe).

17 17 Tabela 1. Zalecane typy transportu pneumatycznego dla niektórych materiałów w przemyśle rolno-spoŝywczym Typ linii Rodzaj materiału Niskiego ciśnienia Średniego ciśnienia Wysokiego ciśnienia Ziarno kakaowe Kakao mielone X X Skrobia X X Mąka wszystkich gatunków X X Pszenica X X RyŜ X X śyto X X Cukier kryształ X X Cukier puder Słód mokry (zielony) X X Słód suchy X X Liście tytoniowe Krajanka tytoniowa Jęczmień X X Arachidy oczyszczone X X Wysuszone i mokre wyroby makaronowe Groch, gryka, ziarno kukurydzy, owies, słonecznik, proso Cukierki X X Siemię, kasza, kaszka X X Proszek do prania, pudry, talk, kaolin X X X X X X X X X Następnie liście przewodem powietrznym 8 transportowane są do urządzenia rozładunkowego 2, gdzie zostają oddzielone od powietrza i podawane są grawitacyjnie do maszyny tnącej (krajalnicy) 3, gdzie ulegają rozdrobnieniu. Operacji rozdrabniania towarzyszy proces sklejania krajanki. Aby zlikwidować sklejenia krajankę podaje się do cylindra rozpulchniającego 4, a z niego do komory rozładunkowej 5, z której krajanka tytoniowa trafia juŝ do linii produkcji papierosów. Z urządzeń rozładunkowych 2 i 5 zapylone powietrze trafia do filtrów tkaninowych 6, skąd po oczyszczeniu z drobnych zanieczyszczeń stałych transportowane jest na zewnątrz za pomocą wentylatorów 7. Pył z urządzeń filtracyjnych usuwany jest za pomocą śluz 9. Linia transportu pneumatycznego liści i krajanki tytoniowej spełnia dodatkowo następujące zadania technologiczne: spulchnia krajankę tytoniową i usuwa jej sklejenia, w maksymalnym stopniu usuwa z krajanki tytoniowej pył, usuwa zanieczyszczenia cięŝkie (mineralne i metalowe),

18 18 dokonuje równomiernego wymieszania włókien o róŝnej długości, w razie potrzeby obniŝa wilgotność krajanki tytoniowej. Rys. 2. Schemat transportu pneumatycznego liści tytoniowych: 1-transporter taśmowy, 2-urządzenie rozładunkowe, 3-maszyna tnąca, 4-cylinder rozpulchniający, 5-komora osadcza (rozładunkowa), 6-filtr tkaninowy, 7-wentylator, 8-przewody, 9-zawór śluzowy Linie ssąco-tłoczące i tłoczące niskiego ciśnienia stosowane są stosunkowo rzadko. Charakterystycznym przykładem jest linia transportu pneumatycznego makaronu z prasy do suszarki (rys. 3). Tę metodę transportu stosuje się w przypadku produkcji krótkich form makaronowych, gdy suszarki do makaronu znajdują się na wyŝszej kondygnacji budynku niŝ prasy. Działanie linii jest następujące: wytłoczony makaron z prasy 1 podawany jest grawitacyjnie do zasilacza eŝektorowego 2, do którego wdmuchiwane jest powietrze przez wentylator 6; następnie makaron jest transportowany pneumatycznie do urządzenia rozładunkowego 3, skąd podawany jest do suszarki 4; po wysuszeniu trafia do zbiornika 5; powietrze z urządzenia rozładunkowego jest zasysane przez wentylator 6 i wtłaczane do eŝektora 2; cały układ pracuje w cyklu zamkniętym, ale poniewaŝ powietrze ulega nasyceniu parą wodną, to w sposób ciągły naleŝy dodawać ok. 40% świeŝego powietrza. Transport jęczmienia, słodu w browarach i słodowniach, ziarna zbóŝ w zakładach przemysłu zboŝowego odbywa się przewaŝnie za pomocą linii transportu pneumatycznego średniego ciśnienia o działaniu ssącym, a w niektórych przypadkach, w zaleŝności od warunków miejscowych o działaniu tłoczącym. NaleŜy oddać pierwszeństwo liniom typu ssącego, poniewaŝ one jednocześnie z transportem produktów zapewniają ich odpylanie i nie dopuszczają do emisji pyłów do pomieszczenia. Stosowanie transportu pneumatycznego naleŝy brać pod uwagę tylko wtedy, gdy utrudniony jest transport mechaniczny, jak np. podczas podawania jęczmienia z silosu do słodowni lub transportu ziarna kukurydzy do działu produkcyjnego. Wyładunek ziarna i innych produktów z wagonów i ich transport do silosów odbywa się z reguły w sposób mechaniczny.

19 19 Rys. 3. Schemat linii transportu makaronu z prasy do suszarki (niskiego ciśnienia, typ ssąco-tłoczący): 1-prasa, 2-zasilacz eŝektorowy, 3-urządzenie rozładunkowe, 4-suszaka makaronu, 5-zbiornik na makaron suchy, 6-wentylator Na rys. 4 przedstawiono schemat linii transportu pneumatycznego typu ssącego do przemieszczania jęczmienia. Jęczmień moŝe być magazynowany luzem w pomieszczeniach zadaszonych lub w silosach. Z magazynów zadaszonych jęczmień z pryzm zasysany jest ręcznym ssakiem 5, następnie transportowany jest za pomocą giętkiego przewodu 4, stojaka 2 i przewodu materiałowego 3 do urządzenia rozładunkowego 6, skąd przez zawór śluzowy 7 podawany jest do jednego z dwóch pojemników 8. Zapylone powietrze podawane jest przewodem 9 do cyklonu 10, skąd pył odprowadzany jest zaworem śluzowym 7 na zewnątrz. Wstępnie oczyszczone powietrze zasysane jest przez spręŝarkę 11, która wytłacza je do atmosfery przez zbiornik z filtrem wodnym 12. W linii tej istnieje moŝliwość zasysania słodu w kilku miejscach. NieuŜywane końcówki stojaków zamykane są nasadką z pokrywą. Jeśli jęczmień pobierany jest z silosów, to najpierw jest on wysypywany na transporter taśmowy 13, który transportuje go do leja zasypowego 14 przewodu materiałowego 3. Dalsza praca linii jest taka sama jak przy poprzednim sposobie przechowywania. Główną wadą transportu pneumatycznego jest duŝe jednostkowe zuŝycie energii, przy czym energia zuŝywana jest nie tylko na sam transport materiału, ale równieŝ na jednoczesne przemieszczanie duŝej masy powietrza. ZauwaŜalne jest to zwłaszcza podczas transportu materiałów drobno rozdrobnionych (mąka, cukier puder) przy małej koncentracji mieszaniny (3-4 kg kg -1 powietrza). W tych przypadkach częściej dochodzi równieŝ do zapychania przewodów. W celu uniknięcia tych wad stosuje się transport fluidalny Typowym przykładem transportu wysokiego ciśnienia typu tłoczącego jest transport fluidalny mąki do silosów (rys. 5). Na początku linii znajduje się spręŝarka 1, napędzana silnikiem elektrycznym. Wtłacza ona powietrze do pojemnika wyrównawczego 3 z zaworem bezpieczeństwa 4. Stąd powietrze przechodzi przez oddzielacz wody i oleju 5 do komory mieszania, do której doprowadzana jest mąka za pomocą zasilacza ślimakowego 6. W komorze następuje dokładne wymieszanie mąki z powietrzem, a następnie mąka jest transportowana pneumatycznie i kierowana przez przełącznik 8 do określonej komory silosowej 11. Mąka wpadając wraz z powietrzem do silosu powoduje gwałtowne wypychanie duŝej ilości powietrza, które jest odprowadzane przez układ odpylający do urządzeń filtracyjnych.

20 20 Rys. 4. Schemat linii transportu pneumatycznego typu ssącego do przemieszczania jęczmienia: 1-nasadka z pokrywą, 2-stojak, 3-przewód materiałowy, 4-elastyczny przewód, 5-ssak ręczny, 6-urządzenie rozładunkowe, 7-zawór śluzowy, 8-pojemniki, 9-przewód powietrzny, 11-spręŜarka powietrza, 12-zbiornik wodny, 13-transporter taśmowy, 14-lej zasypowy Rys. 5. Schemat transportu aerozolowego mąki do przechowywania luzem w silosach: 1-spręŜarka, 2-przewód spręŝonego powietrza, 3-zbiornik wyrównawczy, 4-zawór bezpieczeństwa, 5-oddzielacz wody i oleju, 6-zasilacz ślimakowy z komorą mieszania, 7-przewód do transportowania materiału, 8-przełącznik, 9-przewód zapylonego powietrza, 10-zasuwa, 11-silosy