W ten sposób można transportować różne typy materiałów sypkich w postaci proszków i granulatów, np. produkty rolne (ziarna zbóż), spożywcze (mąka, cukier, przyprawy), materiały budowlane (cement), trociny. Jest to wydajny sposób załadunku i rozładunku m.in. silosów, ciężarówek, wagonów kolejowych oraz w instalacjach w przemyśle, w których kluczowe jest ograniczenie pylenia.
Systemy transportu pneumatycznego standardowo składają się z kilku komponentów. Takimi są: podajnik materiału i układ wytwarzania medium transportującego o odpowiednich parametrach, np. dmuchawa, sprężarka, wentylator tłoczący, ssący lub pompa próżniowa. Materiał sypki wymieszany z czynnikiem gazowym jest przenoszony zamkniętymi (obudowanymi) kanałami (rurami). Na wyjściu trafia do jednostki umożliwiającej jego odseparowanie od powietrza, np. do cyklonu (odpylacza). Częścią systemu jest także układ filtracji oczyszczający powietrze przed jego wyrzutem do atmosfery.
W zależności od tego, czy w kanale transportowym panuje ciśnienie absolutne niższe, czy wyższe od ciśnienia atmosferycznego, rozróżnia się systemy pneumatyczne ssące, działające przy podciśnieniu oraz tłoczące, które pracują przy nadciśnieniu. Korzysta się oprócz tego z systemów mieszanych, ssąco-tłoczących.
PRZENOŚNIKI SSĄCE
W przenośnikach tego rodzaju wykorzystuje się efekt zasysania materiału w wyniku wytworzenia w rurociągu podciśnienia. Mechanizmem napędowym jest w tym przypadku różnica ciśnień między otoczeniem a wnętrzem kanału transportowego – to właśnie ona wywołuje przepływ powietrza, które unosi i przenosi materiał przez rurociąg. Oznacza to, że chociaż medium transportującym jest powietrze, nie napędza ono przemieszczania się materiału, inaczej niż w systemach tłoczących, co wyjaśniamy dalej. Źródłem podciśnienia w przenośnikach ssących najczęściej są pompy próżniowe albo wentylatory ssące.
Systemy transportowe tego typu wykorzystuje się najczęściej do przenoszenia materiałów lekkich i na stosunkowo krótkie odległości – zazwyczaj maksymalnie na dystansie 100 m. Wynika to z fizycznych ograniczeń w zakresie możliwości wytwarzania i utrzymywania odpowiednio niskiego ciśnienia na dłuższych odcinkach instalacji. W praktyce spotyka się w nich podciśnienia o wartości od kilku do kilkudziesięciu kilopaskali – typowo mieszczą się one w zakresie od 10 do 70 kPa, co odpowiada ciśnieniu absolutnemu w rurociągu w przedziale odpowiednio od 90 do 30 kPa. W związku z tym można wyróżnić systemy pneumatyczne ssące nisko- i wysokociśnieniowe. Pierwsze sprawdzają się w transporcie m.in. lekkich pyłów i wiórów drzewnych, a drugie np. miału węglowego i zboża. W niskociśnieniowych podciśnienie wytwarza zazwyczaj wentylator ssący, a w wysokociśnieniowych – pompa próżniowa.
Ponieważ w systemach podciśnieniowych powietrze i materiał są zasysane, łatwo można podłączyć więcej niż jeden punkt poboru, np. kilka zbiorników, lejów zasypowych albo stanowisk dozujących. Przenośniki tego typu działają jak... odkurzacz, zbierając materiał ze wszystkich wejść, o ile występuje wystarczająca różnica ciśnień. Możliwość zasilania systemu z wielu miejsc poboru zwiększa elastyczność, co ułatwia zintegrowanie systemu transportowego z automatycznymi liniami produkcyjnymi.
Zaletą przenośników ssących jest także przenoszenie delikatnych ładunków w taki sposób, że nie ulegają zniszczeniu. To ważne szczególnie w przypadku materiałów kruchych i łatwo pylących. Z drugiej strony, nie osiągają wydajności ani szybkości systemów tłoczących, nie nadają się też do transportu cięższych ładunków.
PRZENOŚNIKI TŁOCZĄCE
W przenośnikach tłoczących materiał jest przenoszony – a w praktyce popychany – przez powietrze tłoczone do rurociągu pod ciśnieniem większym od ciśnienia atmosferycznego. Sprężone powietrze zarówno pełni więc funkcję medium transportowego, jak i zapewnia napęd, to bowiem jego energia kinetyczna powoduje przemieszczanie się materiału.
Systemy pracujące przy nadciśnieniu umożliwiają wytworzenie większych różnic ciśnień na obu końcach rurociągu niż w układzie podciśnieniowym. Pozwala to na transport materiałów na większe odległości, nawet na dystansie do kilku kilometrów. Przenośniki tłoczące osiągają również większe prędkości przepływu w porównaniu do systemów ssących. To umożliwia przenoszenie cięższych materiałów i w większych ilościach, co z kolei zwiększa wydajność.
Typowe nadciśnienie w przypadku systemów tłoczących niskociśnieniowych to 4‒8 kPa, co odpowiada ciśnieniu absolutnemu w rurociągu od 105 do 109 kPa. Wytwarza je zwykle wentylator. W systemach średniociśnieniowych, o nadciśnieniu 10‒80 kPa (ciśnienie absolutne 111‒181 kPa) wykorzystuje się dmuchawy, natomiast w tych wysokociśnieniowych, o nadciśnieniu od 100 do 500 kPa (ciśnienie absolutne 201‒601 kPa) – sprężarki. Te ostatnie sprawdzają się w transportowaniu cięższych materiałów, np. budowlanych, jak cement, wapno, piasek, gips.
W systemach tłoczących materiał musi zostać wprowadzany specjalnym dozownikiem. Z drugiej strony, umożliwiają one rozładunek w kilku punktach, co zapewnia elastyczność i ułatwia dostosowanie systemu transportowego do potrzeb różnych procesów produkcyjnych.
SZCZELNOŚĆ
Warto dodać, że w systemach z nadciśnieniem istnieje większe ryzyko wydostania się materiału do otoczenia, szczególnie w przypadku wystąpienia nieszczelności w takiej instalacji. Dzieje się tak dlatego, że powietrze w rurociągu ma ciśnienie wyższe niż atmosferyczne, zatem wszelkie otwory umożliwiają jego wypływ na zewnątrz. Z kolei w systemach z podciśnieniem, jeżeli wystąpi nieszczelność, powietrze zostanie nią zassane do wnętrza kanału transportowego. To zapobiega emisji pyłu do otoczenia. Dlatego przenośniki ssące są preferowane w przesyle silnie pylących materiałów i w warunkach zagrożenia wybuchem, np. w młynach, zakładach produkcji żywności, fabrykach leków.
Z drugiej strony, konsekwencją tego, że z powodu niższego ciśnienia panującego w rurociągu w przenośniku ssącym każda nieszczelność powoduje napływ powietrza z zewnątrz, jest to, że razem z nim mogą zostać wciągnięte kurz, piach, brud, opary, wilgoć i mikroorganizmy, w zależności od specyfiki otoczenia. W niektórych branżach, takich jak spożywcza oraz farmaceutyczna, stanowi to istotne zagrożenie. Dlatego systemy podciśnieniowe w tych zastosowaniach wymagają szczelnej i higienicznej konstrukcji oraz często dodatkowo filtracji wstępnej powietrza stanowiącego medium transportowe.
PRZYKŁADY W PRZEMYŚLE
Przenośniki pneumatyczne są szeroko wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu. Ich popularność wynika stąd, że umożliwiają zautomatyzowane, bezkontaktowe oraz bezpyłowe przenoszenie materiałów sypkich, rozdrobnionych i pylących, których transport w inny sposób jest trudny.
W branży spożywczej m.in. pneumatyczne systemy podciśnieniowe transportują mąkę z punktu rozładunku do silosu, skąd następnie nadciśnieniowo dostarcza się ją do linii pakującej. Zastosowanie zamkniętych przenośników minimalizuje ryzyko jej skażenia mikrobiologicznego i ogranicza emisję pyłu. To ostatnie pozostaje niezwykle istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa, ponieważ pył mączny jest wybuchowy.
W przemyśle farmaceutycznym przenośników pneumatycznych używa się do przenoszenia składników leków. Popularne są zwłaszcza systemy podciśnieniowe, ze względu na możliwość pracy w atmosferze kontrolowanej cleanroomów bez ryzyka jej zanieczyszczania.
W branży tworzyw sztucznych systemy pneumatyczne wykorzystywane są do transportu granulatów z silosów do suszarek i wtryskarek. Często są to przenośniki nadciśnieniowe, które zapewniają szybki i wydajny przesył materiału, minimalizując ryzyko jego zawilgocenia.
Z kolei w branży budowlanej ze względu na wysoką gęstość materiałów wykorzystuje się najczęściej systemy nadciśnieniowe, np. by dostarczyć cement z silosu do mieszarki betonu.
Monika Jaworowska
