GÖTÜRÜCÜLER (KONVEYÖRLER) VE İLGİLİ DONATIMI

Transkript

1 A. Spivakovsky ve V. Dyachkov GÖTÜRÜCÜLER (KONVEYÖRLER) VE İLGİLİ DONATIMI Çeviren Aü Münir CERİT - Mak. Y. Müh. 2. BASKI ANKARA

2 BÖLÜM XVI HİDROLİK GÖTÜRÜCÜLER A. ANA TÜRLER VE AMAÇ Hidrolik götürme, dökme malzemelerin borular ya da tekneler (kanallar) boyunca bir su a- kımı içinde taşınmasıdır. Malzeme ve suyun oluşturduğu karışıma genellikle hamur (pulp) adı verilir. Basınçlı götürme düzenlerinde hamur, seviyeler arasındaki doğal farkın yarattığı basınçla ya da hidrolik düzenekler (örneğin, pompalar ya da hidrolik yükselticiler) aracıyla; tekneler (kanallar) içinde ise aşağı doğru eğimden doğan ağırlık-akımı ile hareket eder. Hidrolik götürücüler endüstrinin birçok dalında ve inşaat işlerinde kullanılırlar: elektrik santrallarında kül ve cürufun kazan dairesinden uzaklaştırılmasında, mâden ocaklarında cevherin aynadan koparılması ve taşınmasında, cevher zenginleştirme tesislerinde cürufun uzaklaştırılmasında, vb. Sovyetler Birliğinde büyük binaların yapımında hidrolik-mekanik yöntemler geniş kullanım alanı bulurlar. Hidrolik götürücülerin üstünlükleri şunlardır: yüksek kapasite ve önemli götürme uzunluğu, oldukça basit donatım ve genellikle düşük işletme maliyetleri ve ayrıca taşıma sırasında belli teknolojik süreçlerin (proses) uygulanma olasılıkları: maden cüruflarının ıslatılması ve tane biçimine getirilmesi, soğutma, yıkama ve yoğunlaştırma (konsantrasyon). Hidrolik götürmenin sakıncaları şunlardır: kapalı işletmelerde çalışırken artan hava nemliliği, alçak dış sıcaklıklarda suyun donması, suyla taşınacak malzemelerin sınırlı olması ve ayrıca yüksek su tüketimi. Hamurun (pulp) su-yük oranındaki değişmelere ve su tüketimi ya da hızına bağlı olarak yatay bir boru hattındaki hamur şu üç yoldan biriyle götürülür. (1) borunun tabanını kaplayan bir malzeme tabakası üzerinde, (2) tabandaki sert parçacıkların bir bölüğünün titreşimi ve süspansiyon halindeki daha küçük parçacıkların sürekli hareketi ile,. (3) süspansiyon halindeki bütün sert parçacıkların, tüm boru kesiti boyunca hareketi ile. Şekil. 209, bir elektrik santralının kazan dairesinde cüruf ve külün atılmasına yarayan bir hidrolik donanımın şemasını vermektedir. Cüruf ve kül 1,2 ve 3 yükleme teknelerinden 4 eğimli taşıma kanalına yüklenmektedir. Buraya akan su bunları alıp 5 madeni ızgarasına ^otirir. 320

3 10 Şekil Termik Santralın Kazan Dairesinden Cüruf ve Kül Uzaklaştırmak için Kullanılan Hidrolik Donanımın Düzenlenmesi 1- cüruf teknesi; 2 ve 3- kül tekneleri; 4- kanal; 5- ızgara; 6- cüruf kırıcı; 7- pompa; 8- hamur hattı; 9- atık yeri; 10- havuz 0.00 I I" Şekil Beton Pompalama Donanımı 1 - damperli kamyonlar; 2- beton pompaları; 3- beton basma ana boruları; 4- dağıtım boruları; 5- bölümlü basma ağızları 321

4 Büyük parçalar 6 cüruf kırıcısına düşerler ve burada kırılarak hamura karışırlar. 7 pompası bu hamuru 8 boru hattıyla 9 atık yerine basar. Burada kum ve cüruf çökelir. Su ise 10 havuzuna akar. Hidrolik taşımanın tipik bir örneği su ile kazıdır. Su ile kum, cüruf ve kırılmış cevher karışımı borularla yüzeyden alınarak işleme yerine götürülür. Regülatör ve baraj yapımında kullanılan hidrolik taşıma almaşıklarından biri de beton pompalama "pumpcrete" istasyonlarıdır. Şekil.210, beton karışımını* merkezi toplama ve dağıtma noktasından inşaat halindeki bütün baraj kapaklanna göndermekte kullanılan bir donanımı göstermektedir. 1 damperli kamyonları beton karışımını 1 km kadar uzaklıktaki beton santralından taşırlar. Kamyonlar burada kasalarım kaldırarak betonu 2 bf f on pompalarının üzerinde bulunan yükleme haznelerine boşaltırlar. Pompalar karışımı, basınç altında 3 ve 4 eğimli yatay beton borular aracıyla asılı durumdaki 5 basma ağızlarına basarlar. Bu ağızlar hazırlanmış donatım kafesinin üzerinde bulunurlar. Bu tür donanımlarda betonun maksimum pompalanma uzaklığı 300 m dir. B. HİDROLİK GÖTÜRÜCÜLER İÇİN BESLEYİCİLER Malzemeyi hamur hattına vermek için değişik türde besleyiciler kullanılır. Tipik ve en çok kullanılanları pompalar ve hidrolik yükselticiler (elevatörler) dir. Şekil. 211 de hamuru büyük uzaklıklara göndermek üzere tasarlanmış tek kademeli bir santrifüj pompa görülüyor. Pompa, hamuru salyangozdaki eksenel deliklerden çeker ve salyangoza bağlı hamur hattına basar. Birçok pompa tasarımında, hamuru uzağa pompalamak için direkt emmeye izin verilmez, kalkış su ile yapılır. Pompa pervanesi önemli bir aşınmaya maruzdur. Bunun derecesi taşınan malzemenin aşındıncılığına, parça boyutuna ve hidrolik basma yüksekliğine bağlıdır. Pervane genellikle yüksek karbonlu ya da manganlı çelikten, bazan da dökme demirden yapılır. Dökme demir parçaları ise değiştirilirler Şekil. 212, bir su jetinin yüksek hızını yüksek basınca dönüştürerek bir dökme malzemeyi yüksek basınçlı hamur hattına basmaya yarayan bir hidrolik yükselticiyi gösteriyor. 25 atü basınçtaki su, 1 ejektörü yardımıyla hidrolik yükselticiye beslenir. Hız basıncı statik basınca dönüştürüldükten ve malzeme 2 honisinden alındıktan sonra, 3 yayıcısının arkasındaki basınç 7 atü olur. Bu basınç, hamuru pompasız 1 km den daha fazla uzaklığa gönderebilir. Bazı durumlarda ejektörü terk eden suyun kuvveti, taşman külü parçalamaya yeterlidir. Yayıçılar genellikle 24 saatten önce aşınırlar. Bir hidrolik kül yükselticisi (Şekil. 212 deki tasarım) 17 t/sa kapasitesinde olup su tüketimi 330 m 3 /sa ve basıncı 21 atüdür. 322 Beton karışımı, bir su-dökme malzeme karışımı değildir. Betonun bu yöntemle taşınması, hidrolik götürücüler bölümüne yalnızca tasıma koşullarının benzerliğinden dolayı sokulmuştur.

5 C. HİDROLİK GÖTÜRÜCÜLERİN HESABI Hidrolik götürücüleri hesaplamak için aşağıda gösterilen ilk veriler gereklidir: istenen kapasite GL t/sa; hamur hattının kontum; yük parçacıklarının granülometrik birleşimi ve y' y (t/m 3 ) özgül ağırlığı, Hesap şunları bulmak için yapılır: gerekli hız m/s, su tüketimi V su m^/sa ve yükseklik HmSS. Hamurun işletme hızı (v) m belirlemek için gerekli ölçütlerin birisi, parçacıkların düzgün (ünifonn) olarak su içinde yerleştikleri v p hızı (hava içindeki kaldırma hızına benzer) yani hidrolikte "hidrolik boyut" diye tanınan hızdır. Bu hız a'parçacık boyutuna, onun y' y özgül ağırlığına sıvının viskozitesine ve diğer etkenlere bağlıdır. Basitlik sağlamak üzere parçacıkların küresel biçimde olduğunu varsayarsak, denge denkleminden, T (a') 3 (7'-l) = k 6 4 elde ederiz. (248) k katsayısının amprik değerini koyarsak parçacıkların düzgün yerleşme hızı olarak ı>p = 0,55 Va'(7' y 1) Burada a', cm olarak ölçülecektir. m/s buluruz. (249) Hamurun işletme hızı genellikle bu hızın 34 katı olarak alınır: ı;*(3-4) v p (250) Hamurun işletme hızı v için Tablo.33 den de bazı yaklaşık değerler alınabilir. Bu tablo, toprağın basınçlı hidrolik yöntemle taşınmasına ilişkin verileri içermektedir. Tablo.33 Kanal Tabanında Çökelme Olmaksızın Toprak Taşınmasında Kritik Yükler için Hamur Hızlan Parçacık boyutu, a', mm d 5 boru çapları (mm) için v hızı, m/s ,5 1,0 5,0 15,0 1,63 1,95 2,34 2,60 2,00 2,39 2,84 3,15 2,28 2,73 3,26 3,62 2,53 3,03 3,62 4,01 323

6 Şekil Tek-kademeli Santrifüj Karışım Pompası 1- salyangoz; 2-basınç tarafı kapağı; 3-emme tarafı kapağı; 4-rotor; 5-koruyucu burç; 6- ayar bileziği; 7 ve 8-değiştirilebilir tablalar; 9-pompa mili; 10-kavrama

7 Şekil.212- Hidrolik Yükseltici

8 Sovyet bilim adamlarınca yapılan araştırmalar kritik hızdan düşük hızlarda götürme yapıldığında hamur hattı tabanında büyük parçacıklar tarafından ince bir çökelti tabakası oluşturulduğu zaman, özgül güç tüketiminin ve donatım aşınmasının azaldığını göstermiştir. Kritik hız, malzemenin, hamur hattı tabanında hiçbir çökelti vermeden gidebildiği en düşük hızdır. Malzemenin hareket edebilmesi için hamurun belli bir kararlılıkta olması gerekir. Bu da belli bir* özgül su tüketimi gerektiği anlamına gelir. Bu tüketim saatte giden V gu m^/sa su hacminin katı haldeki V m 3 /sa malzeme hacmine oranı olarak anlatılır. özgül su tüketimi genellikle parçacık boyutuna bağlıdır ve parçacıkların boyutundaki artışla yükselir: * = =2-5 V (251) Burada, V'= malzemenin katı kütlesi, suyla karışmadan önceki tepeleme dolu (heaped) malzeme hacmi (hacımsal kapasite): V = k 'V m 3 /sa (252) Burada k'> 1 =.malzemenin kırılmasını dikkate alan bir katsayıdır. Toplam hamur tüketimi V h =V+ V su = V(l + x) = V..- m3/sa k' (253) Hamur hattı için gerekli boru çapı d b (m), şu denklemden elde edilir. ltd\ V h = 3600 v m /sa 3/s (254) Genellikle kullanılan boru çapları (d b ), mm arasında değişir. Borudaki su basıncı (m SS), boru hattında hamurun hareketine karşı koyan direnci yenmek için gerekli basınçla hamurun yürüyen kütlesinin v hızı için gerekli basıncın toplamıdır. Yatay bir boru hattı için ilk direnç bileşeninin değeri (basınç kayıpları), doğrudan doğruya L (m) uzunluğu, X hidrolik kayıplar katsayısı, v (m/s) hızının karesi ile doğru orantılı; dj, (m) boru hattı çapı ve g (m/s^) yerçekimi ivmesiyle ters orantılıdır. Yani: H = L v" ı>2 X =(L 2g d b 2g mss (255) 326

9 X katsayısının değeri, küçük-parçalı malzeme için X=(0 i 03 + ) y' h denklemindjen alınır. (256) V Burada, 7'/, = hamurun özgül ağırlığıdır. p 77,= v... t/m 3 (257) v su + v Pratik olarak, normal hamur yoğunluğunda ve hızlardakı küçük-parçalı malzemeler için X nın değeri 0,04-0,045 dir. 1 m3 toprağın 1 km lik uzaklığa yatay taşınması için gerekli güç tüketimi (deneysel verilere göre) 2,0-2,5 kw-sa dir. 1 m lik düşey kaldırma m lik yatay hamur hattına eş değer alınır. 327