A. Spivakovsky ve V. Dyachkov
GÖTÜRÜCÜLER (KONVEYÖRLER)
VE
İLGİLİ DONATIMI
Çeviren
Aü Münir CERİT - Mak. Y. Müh.
2. BASKI
ANKARA - 1984
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 yarattı- ğı basınçla ya da hidrolik düzenekler (örneğin, pompalar ya da hidrolik yükselticiler) ara- cıyla; 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 uzunlu- ğu , oldukça basit donatım ve genellikle düşük işletme maliyetleri ve ayrıca taşıma sırasın- da belli teknolojik süreçlerin (proses) uygulanma olasılıkları: maden cüruflarının ıslatılma- sı ve tane biçimine getirilmesi, soğutma, yıkama ve yoğunlaştırma (konsantrasyon).
Hidrolik götürmenin sakıncaları şunlardır: kapalı işletmelerde çalışırken artan hava nemli- liği, 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.
10
Şekil. 209- Termik Santralın Kazan Dairesinden Cüruf ve Kül Uzaklaştırmak için Kulla- nılan 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
I I"
0.00Şekil. 210- Beton Pompalama Donanımı
1 - damperli kamyonlar; 2- beton pompaları; 3- beton basma ana boruları; 4- dağıtım boruları; 5- bölümlü basma ağızları
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 karı- şımı 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 taşır- lar. Kamyonlar burada kasalarım kaldırarak betonu 2 bffon pompalarının üzerinde bulu- nan 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 pompa- lanma 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 aşın- dıncılığına, parça boyutuna ve hidrolik basma yüksekliğine bağlıdır. Pervane genellikle yüksek karbonlu ya da manganlı çelikten, bazan da dökme demirden yapılır. Dökme de- mir 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 sta- tik basınca dönüştürüldükten ve malzeme 2 honisinden alındıktan sonra, 3 yayıcısının ar- kasındaki basınç 7 atü olur. Bu basınç, hamuru pompasız 1 km den daha fazla uzaklığa gönderebilir. Bazı durumlarda ejektörü terk eden suyun kuvveti, taşman külü parçalama- ya yeterlidir. Yayıçılar genellikle 24 saatten önce aşınırlar.
Bir hidrolik kül yükselticisi (Şekil. 212 deki tasarım) 17 t/sa kapasitesinde olup su tüke- timi 330 m3/sa ve basıncı 21 atüdür.
Beton karışımı, bir su-dökme malzeme karışımı değildir. Betonun bu yöntemle taşınması, hidrolik götürücüler bölümüne yalnızca tasıma koşullarının benzerliğinden dolayı sokulmuştur.
322
C. HİDROLİK GÖTÜRÜCÜLERİN HESABI
Hidrolik götürücüleri hesaplamak için aşağıda gösterilen ilk veriler gereklidir: istenen ka- pasite GL t/sa; hamur hattının kontum; yük parçacıklarının granülometrik birleşimi ve y'y (t/m3) özgül ağırlığı,
Hesap şunları bulmak için yapılır: gerekli hız m/s, su tüketimi Vsu m^/sa ve yükseklik HmSS.
Hamurun işletme hızı (v) m belirlemek için gerekli ölçütlerin birisi, parçacıkların düz- gün (ünifonn) olarak su içinde yerleştikleri vp 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 denk- leminden,
T (a')3 ( 7 ' - l )
= k elde ederiz.
6 4
k katsayısının amprik değerini koyarsak parçacıkların düzgün yerleşme hızı olarak
ı>p = 0,55 V a ' ( 7 'y — 1) m/s buluruz.
Burada a', cm olarak ölçülecektir.
Hamurun işletme hızı genellikle bu hızın 34 katı olarak alınır:
ı ; * ( 3 - 4 ) vp
(248)
(249)
(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
0,5 1,0 5,0 15,0
d 5 boru çapları (mm) için v hızı, m/s
200 1,63 1,95 2,34 2,60
300 2,00 2,39 2,84 3,15
400 2,28 2,73 3,26 3,62
500 2,53 3,03 3,62 4,01
Şekil.211 - 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
Şekil.212- Hidrolik Yükseltici
Sovyet bilim adamlarınca yapılan araştırmalar kritik hızdan düşük hızlarda götürme yapıl- dığında hamur hattı tabanında büyük parçacıklar tarafından ince bir çökelti tabakası oluşturulduğu zaman, özgül güç tüketiminin ve donatım aşınmasının azaldığını göster- miştir.
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 Vg u m^/sa su hacminin katı haldeki V m3/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 m3/sa
Burada k'> 1 =.malzemenin kırılmasını dikkate alan bir katsayıdır.
Toplam hamur tüketimi
Vh=V+ Vsu = V ( l + x) = V . . - m3/sa
(252)
k' (253)
Hamur hattı için gerekli boru çapı db (m), şu denklemden elde edilir.
Vh= 3600 ltd\ v m°/sa3/s (254)
Genellikle kullanılan boru çapları (db), 125-800 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 top- lamıdır. Yatay bir boru hattı için ilk direnç bileşeninin değeri (basınç kayıpları), doğru- dan doğruya L (m) uzunluğu, X hidrolik kayıplar katsayısı, v (m/s) hızının karesi ile doğ- ru orantılı; dj, (m) boru hattı çapı ve g (m/s^) yerçekimi ivmesiyle ters orantılıdır. Yani:
H = L v" ı>2 X
= ( L
2g db 2g mSS (255)
X katsayısının değeri, küçük-parçalı malzeme için 0 0018
X=(0i03 + — ) y'h denklemindjen alınır. (256)
V
Burada, 7'/, = hamurun özgül ağırlığıdır.
p
77,= v . . . . t/m3 (257)
vsu + 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 veri- lere göre) 2,0-2,5 kW-sa dir. 1 m lik düşey kaldırma 25-35 m lik yatay hamur hattına eş değer alınır.
