HELEZON KONVEYÖRLER BÖLÜM GİRİŞ

Transkript

1 BÖLÜM 8. HELEZON KONVEYÖRLER 8.1. GİRİŞ Vidalı, spiral ya da helezn knveyör adıyla anılan taşıyıcılarda, rullu ve titreşimli knveyörler gibi bükülebilir bir çekme elemanının bulunmamasıyla, yukarda tanımlanan knveyör türlerinden ayrılır. Helezn knveyör (Şekil 8.1), genellikle bir tekne içinde dönen mile takılmış helezn ile bu mili hareket ettiren bir çalıştırma biriminden meydana gelir. Mil döndükçe malzeme, helisin (kanatların) eksenel etkisiyle, knveyöre beslenir. Mil ve helezn, U biçimindeki tekneye yataklanmış lan milin çevresinde dönerler. Taşınacak malzeme knveyöre bir veya fazla sayıda besleme luğundan dldurulur. Malzemenin tekne byunca kayma ilkesi, dönmesine engel lunan bir smunun içindeki vida döndükçe yaptığı öteleme hareketinin benzeridir. Yük, malzemenin ağırlığı ve tekne duvarları ile arasındaki sürtünme

2 136 Sürekli Transprt Sistemleri nedeniyle, vida (helezn) ile birlikte dönemez. Böylece, öteleme hareketi yapan malzeme, teknenin öbür ucundan veya teknenin altına açılmış deliklerden bşaltılır. Bşaltma lukları bu deliklerin altına yerleştirilirler. Ara bşaltma delikleri ise kapaklı lup bu nktalarda bşaltma yapmak istendiğinde açılırlar. Şekil 8.1 Helezn knveyörler Şekil 8.1 de görülen türde bir helezn knveyörün başlıca parçaları: (1) heleznlu mil, (2) tekne, (3) ara askı yatak, (4) ön yatak, (5) arka yatak (6) besleme luğu, (7) gözetleme camı, (8) kapaklı ara bşaltma luğu, (9) uç bşaltma luğu, (10) elektrik mtru, (11) redüktör, (12) elastik kavrama ve (13) dengeleme kavraması. Helezn knveyörler ile taşınmaya elverişli malzemelerin az sayıda lması nedeniyle, helezn knveyörlerin uygulama alanları sınırlıdır. Bu tip knveyörler büyük parçalı, klay kırılır, aşındırıcı, sıkışabilir ve yapışkan malzemelerin taşınmasında kullanılmazlar; yalnızca, düzenli bir beslemede etkindirler. Aşırı yüklemeler, ara yataklar yakınında dar bğazlar yaratarak milin dönmesini engeller ve knveyörü durdurur. Helezn knveyörün tasarımı basit, bakımı klay ve genişliği az lup malzemenin çeşitli nktalarda bşaltılmasına izin verir (bu özelliğin tzlu ve sıcak malzemelerle, kötü kkulu malzemeler için özel önemi vardır) ve bu durumda tekne, tz geçirmez biçimde yapılmıştır. Bu tür knveyörler, malzeme ile helezn ve tekne arasındaki sürtünmenin luşturduğu yüksek güç tüketimi, malzemenin kırılması ve knveyör parçalarındaki önemli ölçüde aşınma nedenleriyle her zaman elverişli lmayabilir. Snuç larak; helezn knveyörler, alçak ve rta kapasiteler (100 [m 3 /saat]) ve kısa taşıma uzaklıkları için kullanılırlar. Genellikle [m] ve seyrek larak [m] uzunluğunda imal edilirler. Helezn knveyörler genellikle yatay veya hafif eğimli (10-20 ) durumda çalışırlar. Ancak, yükü düşey veya düşeye yakın eğimde taşıyabilen özel tasarımlar da vardır. Şekil 8.2 de eğimli helezn knveyöre ait bir örnek görülmektedir.

3 Helezn Knveyörler 137 Şekil 8.2 Eğimli helezn knveyör Bir dökümhanenin kum hazırlama bölümünde kullanılan bir helezn knveyörün düzenlemesi Şekil 8.3 de görülmektedir. Knveyör, kendisine bir havalı taşıma sisteminin bşaltma luğundan verilen öğütülmüş kili, karıştırıcılar üzerinde bulunan beş silya dağıtır. Şekil 8.3 Dökümhanenin kum hazırlama helezn knveyörü 8.2. GENEL AMAÇLI KONVEYÖRLER Helezn Knveyörlerin Parçaları Knveyör heleznu sağ-vida (alışılmış tür), sl-vida, tek, çift veya üç-helisli labilir. Heleznun tasarımı, taşınacak malzemeye uygun biçimde seçilir. Eğer knveyör sıkıştırılamayan kuru taneli veya pudra malzemeler taşıyacaksa, kısa adımlı veya sürekli vida (Şekil 8.4a) kullanılır.

4 138 Sürekli Transprt Sistemleri (a) (b) (c) (d) Şekil 8.4 Helezn türleri Kütleli ve yapışkan malzemeler için krdela (ribbn) helis (Şekil 8.4b) uygulanır. Sıkıştırılabilir malzemeler için pervane kanatlı (Şekil 8.4c) veya kesik kanatlı (Şekil 8.4d) helisler elverişlidir. Pala ve kesik kanatlı helezn knveyörler, iki veya daha çk sayıda incelik derecesinde lan bir malzemenin benzer amaçlar için parçalanması, dövülmesi ve eş yapı (hmjen) duruma getirilmesinde bir araç larak kullanılırlar. Helezn, genellikle preste basılmış 4-8 [mm] kalınlığındaki çelik saç bölümlerden yapılır. Bölümler mile kaynakla, birbirlerine ise kaynakla veya perçinle birleştirilirler. Bazı durumlarda helezn, sğuk çekilmiş eksiz tek bir şerit labilir. Helezn ayrıca, mille birlikte dökülmüş ya da mile geçirilmiş brulu döküm dilimlerden luşabilir. Pimler, ara ve ana yataklar için muylu görevi yaparlar. Bu birleştirme yöntemi basittir ve az yer kaplar. Ancak, ayrı bölümleri değiştirmek güçtür. T-biçimi tasarımda ara yatak askıları, teknenin üst kapağına bağlanmışlardır. Helezn askı yataklarının bulunduğu nktalarda kesintiye uğrar. Bu nedenle, yatak kısa lmalıdır. (1) mili ve (2) heleznu, genellikle 2-4 [m] lik bölümler halinde yapılarak birleştirilirler; içi bş miller, içeriye yerleştirilen (3) burçları ile (4) pimleri aracıyla birleştirilirler ve (5) cıvataları yardımıyla (Şekil 8.) birleşim emniyet altına alınır.

5 Helezn Knveyörler 139 Şekil 8.5 İçi bş milli helezn Kendi kendini merkezleyen (küresel yuvalı) ve brnz, sürtünmeye dayanıklı dökme demir, babit ya da sürtünmeye dayanıklı diğer malzemeden yapılmış ara kaymalı yataklar en çk kullanılanlardır. Direnci azaltmak için çift sıra küresel bilyeli yataklar (Şekil 8.6) kullanılabilir. Şekil 8.6 Askılı ara yatak Bilyeli yataklar, malzeme parçacıklarının girmesine karşı güvenilir biçimde krunmalı; ancak sızdırmazlık düzeneği, yatak yuvasını fazla büyütmemelidir. Yataklar gresle yağlamalı lup gresörler, tekne kapağının üzerindeki brulara takılmıştır. Ana yatak genellikle knveyörün bşaltma ucuna yerleştirilir. Bu bir eksenel yatak lup knveyörün uzun ekseni byunca etkiyen sürtünme direnci kuvvetini alır. Mile, bütün uzunluğu byunca çekme gerilmesi etkimektedir. Bu durum, eksenel yatak knveyörün diğer ucunda lduğu zaman gözlenen eksenel basınca göre daha elverişlidir. Eksenel bilyeli yatakla birlikte kullanılan ana kaymalı yatağın yapısı Şekil 8.7 de gösterilmiştir.

6 140 Sürekli Transprt Sistemleri Şekil 8.7 Ön eksenel yatak Genel amaçlı bir helezn knveyörün teknesi çelik saçtan yapılır. Tekne bölümlerinin uçlarına flanşlı köşebentler kaynatılır. Köşebentler, hem teknenin dayanımını arttırırlar hem de tekne bölümlerinin birbirleriyle ve kapaklarıyla birleştirilmesini sağlarlar. Saç kalınlığı, helezn çapına ve taşınan malzemenin aşındırıcılığına bağlıdır ve genellikle 3-8 [mm] arasında değişir. Teknenin silindirik kısmının iç çapı, helezn çapından biraz büyüktür. Böylece, arada belli bir aralık kalır. Helezn ve teknenin duyarlı bir biçimde yapımı ve bütünleştirilmesi, ancak heleznun kenarı ile tekne duvarı arasında uygun bir çalışma aralığı bırakıldığı zaman mümkün lur. Bu da malzemenin az kırılması ve güç tüketiminin düşük lması snucunu verir, önerilen aralık [mm] arasındadır. Aralık, helezn çapı ile artar. Tekne, bütün uzunluğu byunca kaynaklı veya döküm destekler üzerine turur. Ara bşaltma luklarını açma ve kapama için genellikle bir kremayer dişli ve bir krank kullanılır. Daha basit bir kapak açma mekanizması Şekil 8.8 de gösterilmektedir. Bu mekanizma, rta eksen çevresinde 90 dönen iki eşdeğer kapak (supap) dan luşur. Şekil 8.8 Çift kapaklı bşaltma luğu

7 Helezn Knveyörler 141 Sökülebilir kapak, birbirine cıvatalanan ayrı bölümlerden yapılmıştır. Teknenin basınç altında tutulmasının zrunlu lduğu durumlarda, kapakla tekne arasına lastik cnta knabilir. Helezn knveyörün çalıştırma birimi şunları içerir: Elektrik mtru, kapalı tip bir dişli ya da snsuz vidalı redüktör, mtrla redüktörü ve redüktörle knveyör milini birbirine bağlayan kavramalar Helezn Knveyörlerin Hesabı Bir helezn knveyörün kapasitesi D helezn çapına, S vida adımına, n [d/dak] dönme hızına ve heleznun düşey kesit alanının ψ yükleme verimine bağlıdır. Sürekli helis biçimindeki (Şekil 8.3a) bir helezn knveyörün saatlik kapasitesi: 2 πd Q = Vγ = 60 SnψγC [t/saat] (8.1) 4 Burada, V Kapasite [m 3 /saat] γ Malzemenin yığma ağırlığı [t/m 3 ] C Knveyörün eğimini dikkate alan bir katsayı Tipik tasarımlarda vida adımı D değerine eşit alınır. Yavaş akışlı veya aşındırıcı malzeme için adım 0.8 D larak alınır. ψ yükleme verimi, ara yataklar civarlarında luşabilecek dar bğaz tehlikesini önlemek amacıyla, genellikle düşük değerde alınır. Aşındırıcı lmayan ve serbest akan malzeme için yüksek, aşındırıcı ve yavaş akan malzeme için düşük alınır. ψ katsayısı için önerilen değerler Tabl 8.1 de verilmiştir. Tabl 8.1 Yükleme verimi ψ Malzeme özelliklileri Ψ Yavaş akışlı, aşındırıcı malzemeler Yavaş akışlı, rta derecede aşındırıcı malzemeler 0.25 Serbest akışlı, rta derecede aşındırıcı malzemeler 0.32 Serbest akışlı, aşındırıcı lmayan malzemeler 0.4 Malzemeyi yukarı dğru götüren helezn knveyörlerde ve özellikle ara yatakların kullanıldığı durumlarda, yükleme verimi çk daha düşüktür. Bu, (8.1) denklemindeki C katsayısı ile dikkate alınır ve C değerinin rtalama değeri, knveyörün yatayla yaptığı β açısına bağlıdır (Tabl 8.2). Tabl 8.2 C katsayısı β C Heleznun dönme hızı istenen kapasiteye, helezn çapına ve taşınan malzemenin türüne bağlıdır.

8 142 Sürekli Transprt Sistemleri Standardlarda heleznun anma çapları: D = 100; 120; 150; 200; 250; 300; 400; 500 ve 600 [mm] ve dönme hızlarını: n = 9.5; 11.8; 15; 19; 23; 26; 30; 37.5; 47.5; 60; 75; 95; 118 ve 150 [d/dak]. Bu sıralamaya ilişkin en düşük ve en yüksek hızlar Tabl 8.3 te gösterilmiştir. Tabl 8.3 Heleznun dönme hızları Helezn çapı D [mm] Dönme hızı n [d/dak] Minimum 23,6 23,6 23, Maksimum Tabl 8.3 te verilen en yüksek dönme hızlan hafif ve aşındırıcı lmayan tahıl ve çekirdekler gibi yüklere uygulanabilir. Aşındırıcı lmayan tuz gibi ağır malzemeler için bu değerler %30 azaltılmalıdır. Kül ve kum gibi ağır ve aşındırıcı malzemeler için %50 azaltma yapılmalıdır. İstenen D helezn çapı, (8.1) denkleminden ve istenen Q [t/saat] kapasitesine bağlı larak hesaplanır. Taşınacak malzemenin tane byutu D helezn çapını etkiler. Bu çapın, sınıflandırılmış malzemede tane byutunun en az 12 katı, sınıflandırılmamış malzemede ise en az 4 katı lmalıdır. Bu Şekilde bulunan çap, Tabl 8.3 te gösterilen en yakın üst değere yuvarlatılır. Bir helezn knveyörün harekete karşı tplam direnci şu dirençlerin tplamına eşittir: Malzemeyle tekne arasındaki sürtünme; malzemeyle helezn yüzeyi arasındaki sürtünme; ara ve uç yataklardaki sürtünme; eksenel baskı yatağındaki sürtünme; malzemenin bşluğa kaçan ve genellikle tekne duvarında sert bir kabuk luşturan parçacıkların luşturduğu sürtünmeden ileri gelen ek dirençler. Eğimli bir knveyörde, ağırlığa karşı ek bir güç de düşünülmelidir. Tplam direncin yukarda sayılan bütün elemanları ek dirençler dışarıda bırakılmak kşuluyla sürtünme katsayıları biliniyrsa, belirlenebilirler. Tplam direncin önemli bir bölümünü luşturan ek dirençler hesapla bulunamaz. Bu nedenle, helezn knveyör uygulanmasından elde edilmiş lan w 0 tplam direnç katsayısı kullanılarak, pratik larak bulunabilir. (3.20) denklemine göre, yatay knveyörün helezn milinde gerekli güç: QLw N = [kw] (8.2) 367 dır. Yatayla β açısı yapan eğimli bir knveyörde ise gerekli güç, Q QL N = ( Lw ± H ) = ( w ± sin β ) [kw] (8.3) lur. Artı işaret yukarı dğru harekette, eksi işaret aşağı dğru harekette göz önüne alınır. Antrasit, havada kurutulmuş linyit, briket kömür ve kaya tuzu gibi malzemeler için w 0 değerinin rtalama değeri 2.5; gips, parça veya ince kuru kil, dökümhane kumu, kükürt, çiment, kül, kireç, büyük ve küçük taneli kum ve döküm kumu için w = 4 alınır. n [d/dak] hızı ile dönen helezn milinin taşıdığı mment,

9 Helezn Knveyörler N 102N 60 N M = = = 975 w 2πn n [danm] (8.4) dır. Helezn üzerine etki yapan en yüksek eksenel kuvvet M P = r tan ( α + ϕ) [dan] (8.5) dır. Burada r P kuvvetinin uygulama yarıçapı [m]; r = ( 0.7L0.8) D / 2 φ Malzeme ile helezn yüzeyi arasındaki indirgenmiş sürtünme açısı ( tan ϕ = µ ) µ Helezn yüzeyi üzerindeki yükten ileri gelen indirgenmiş sürtünme katsayısı α r yarıçapı üzerindeki helis açısı Yukarıda verilen knveyör ile eşdeğer byutlardaki kesik kanatlı ve pala kanatlı helezn knveyörlerde, yükün daha yğun biçimde karıştırılması nedeniyle; kapasite daha düşük ve güç tüketimi daha yüksektir. Mil; M mmentinden dğan burulma, P kuvvetinden dğan basma, öz ağırlıktan dğan yataklar arasındaki eğilme, helezn yüzeyi ile helezn kenarına etkiyen kuvvetin dikey (enine) bileşeni ve dönüşlerin merkezkaç luşundan meydana gelen kuvvetin bu kesitteki eksenel bileşeni gibi birleşik yüklerin etkisi altındadır. Bütün bu bileşenler duyarlı bir Şekilde belirlenemeyeceğinden elemanların mukavemetinin hesaplanması, M ve P ye göre yapılan tahminlerle basitleştirilmiştir Helezn Knveyör Hesap Örneği Yatay bir helezn knveyör, döküm kumunu (yığma ağırlığı γ = 1,65 [t/m 3 ]) taşımak üzere tasarlanmıştır. İstenen kapasite Q = 35 [t/saat] ve taşıma uzaklığı L = 20 [m] dir (Şekil 8.9). Şekil 8.9 Yatay helezn knveyörü

10 144 Sürekli Transprt Sistemleri Knveyörün ana parametreleri Malzemenin ağır ve aşındırıcı lduğu varsayımından; tekne yükleme verimi ψ = 0,125 ve helezn adımı S = 0.8 D kabul edilebilir. Aynı zamanda, mil hızı da düşük seçilecektir, yani n = 37,5 [d/dak] seçilir. İki çift alın dişlili bir redüktör bu amaca uygundur. (8.1) denkleminde S = 0.8 D kyarak, 4Q 4 35 D = 3 = 3 = π 0.8nψ γ C [m] bulunur Gerekli güç Döküm kumu için harekete karşı direnç katsayısı w = 4 lduğundan ve İki çift alın dişlili redüktörün verimini η d = 0.9 larak alınırsa helezn milinde gerekli gücü (8.2) denkleminden aşağıdaki gibi hesaplanır: N QLw = 367 η d = = [kw] bulunur. Elektrik mtrunun, helezn miline ilettiği mment (8.4) denkleminden elde edilir: N 8.5/ 0.9 M = 975 = 975 = 200 [danm] n Yük iletim hızı İletim hızı S = 0.8 D kabulüyle, v = S n = = 0.25 [m/s] şeklinde hesaplanır Knveyörün uzunluğu byunca metre başına yük miktarı (3.1) denkleminden hesaplanır. Q 35 q = = = 38.8 [kg/m] 3.6v Helezn byunca eksenel kuvvet Döküm kumu için tekne içindeki sürtünme katsayısı µ = alınırsa, denklem (3.36) kullanılarak, P = qlµ = = 660 [dan]

11 Helezn Knveyörler 145 dır. Aynı snuç (8.5) denkleminin kullanılmasıyla da elde edilir. D 0.5 r = 0.8 = 0.8 = 0.2 [m] 2 2 φ = ( µ = 0. 8) ve α = değerleri alındığında Helezn üzerine etki yapan en yüksek eksenel kuvvet M 200 P = = = 660 [dan] r tan lacaktır. ( α + ϕ) 8.3. DÜŞEY HELEZON KONVEYÖRLER Bir düşey helezn knveyörün genel görünüşü Şekil 8.10 da gösterilmiştir. Knveyör, baskı yatağından asılmış (1) sürekli vidası ile (2) silindirik gövdesinden (tekne) luşur. Ara yataklar yktur. Knveyör, malzemeyi teknenin alt tarafına getiren kısa ve yatay (3) heleznu ile beslenir. İki helezn da aynı mtrdan hareket alırlar. Bir knik dişli güç aktarma düzeneği ile birbirlerine kavratılırlar. Knveyör (2) üst tekne bölümündeki (5) penceresinden bşaltılır. Şekil 8.10 Düşey helezn knveyör

12 146 Sürekli Transprt Sistemleri Malzeme, düşey mil byunca şu ylla hareket eder: (3) yatay heleznunun (1) düşey heleznunun yüzeyine beslediği malzeme, bu snuncu tarafından döndürülür. Düşey helezn yüzeyine etki eden tüm dış kuvvetlerin etkisi altında (malzeme ile gövde iç yüzeyi arasındaki santrifüj kuvvetten dğan sürtünme direnci) malzeme heleznunkinden daha küçük bir açısal hızla döner ve bu nedenle tıpkı bir smunda lduğu gibi, helezn byunca yukarı dğru harekete zrlanır. Düşey knveyörlerde helezn, yatay türlere göre daha yüksek bir hızda döner. Güç tüketimi de aynı Şekilde yüksektir. Gerekli güç, (8.3) denkleminde L = H knarak elde edilir. Pratik deneyler, bu tip knveyörlerde w direnç katsayısının tahıl için ; tuz için lduğunu ve knveyör kapasitesindeki bir düşme ile arttığını göstermektedir. Tabl 8.4 te verilen değerler serbest akışlı ve aşındırıcı lmayan malzemeler için önerilir. Kurulu birimlerde, kaldırma yüksekliği genellikle sınırlı lup en yükseği 30 [m] dir. Tabl 8.4 Düşey helezn knveyörler için değerler Helezn çapı [mm] Helezn hızı [d/dak] Kapasite [m 3 /saat]