Łuki o dużym promieniu w rurociągach transportu pneumatycznego materiałów sypkich

Poznaj najważniejsze rodzaje łuków rurowych ze względu na ich promień gięcia oraz istotne informacje dotyczące ich zastosowania.

Rurociągi transportu pneumatycznego

Rurociągi transportu pneumatycznego dają ogromną elastyczność co do miejsca i sposobu ich montażu. Dzięki tej zalecie świetnie sprawdzają się zarówno w przypadku nowych zakładów (wznoszonych od podstaw), jak i w zakładach już funkcjonujących, gdzie zachodzi konieczność budowy rurociągu transportu pneumatycznego w istniejącej infrastrukturze.

Nie dziwi więc, że transport pneumatyczny produktów sypkich cieszy się dużym zainteresowaniem obecnych i przyszłych użytkowników. Co więcej, szeroki zakres elementów składowych rurociągu transportu pneumatycznego, takich jak: rury pneumatyczne, łuki rurowe, trójniki rurowe, redukcje rurowe, złącza pozwala na poprowadzenie linii transportującej - zorientowanej zarówno poziomo, jak i pionowo, w bardzo ograniczonej często przestrzeni hali produkcyjnej. Aby zapewnić możliwość zmiany kierunku rurociągu używa się odpowiednich łuków, wykonanych najczęściej ze stali lub aluminium.

Rodzaje łuków w transporcie pneumatycznym

Łuki o dużym promieniu wykorzystywane są w rurociągach transportujących materiały sypkie o różnorodnej strukturze i właściwościach. Generalnie wyróżnia się trzy fazy takich produktów, tj. fazę lotną, półgęstą oraz gęstą. W każdym z tych przypadków transportowany produkt zachowuje się w inny sposób z uwagi na swoją strukturę, prędkość powietrza oraz ciśnienie lub podciśnienie występujące w linii transportującej.

Wśród różnego typu łuków wykorzystywanych do budowy rurociągów transportu pneumatycznego można wyróżnić pięć podstawowych rodzajów:

1. Łuki/kolana standardowe (zazwyczaj o promieniach od 1D do 2.5D*)
2. Łuki o małym promieniu (od 3D do 7D)
3. Łuki o dużym promieniu (od 8D do 14D)
4. Łuki o bardzo dużym promieniu (od 14D do 24D)
5. Łuki o konstrukcji specjalnej (np. utwardzane, podwójne, kieszeniowe)

*D – średnica rury

Na potrzeby niniejszego opracowania skupimy się wyłącznie na łukach o dużym promieniu, gdzie długość promienia gięcia wyrażona w milimetrach nie przekracza czternastokrotności średnicy rury.

Aluminiowe łuki o dużym promieniu

Łuki aluminiowe wyginane są zazwyczaj z rur wytworzonych ze stopu AlMgSi 0.5 F22 (EN-AW-6060). Stop ten charakteryzuje się średnią wytrzymałością mechaniczną i dobrą odpornością na korozję. Nadaje się do anodowania i polerowania. Łuki gięte są w dwóch podstawowych opcjach: 45° i 90°, natomiast długość promienia gięcia mieści się w zakresie od 75 mm do 1000 mm.

Należy przy tym pamiętać, że wspomniany zakres promienia gięcia nie jest dostępny dla wszystkich średnic w przedziale od Ø38 mm do Ø100 mm. Więcej informacji na ten temat dostępnych jest w tabeli na podstronie kolana rurowe aluminiowe. Proste odcinki rur znajdujące się na obu końcach kolana umożliwiają łatwe i szybkie łączenie łuków z innymi elementami rurociągu za pomocą obejm zaciskowych.

Nierdzewne łuki o dużym promieniu

Łuki o dużym promieniu wykonuje się ze stali nierdzewnych w gatunkach AISI 304/304L lub AISI 316/316L. Są to niezwykle uniwersalne elementy zapewniające możliwość zmiany kierunku przebiegu linii transportującej materiały sypkie. Szeroki zakres średnic, począwszy od Ø38.0 mm aż do Ø206.0 mm pozwala – w połączeniu z odpowiednimi rurami, trójnikami, redukcjami i łącznikami – tworzyć rozbudowane systemy rurociągów transportu pneumatycznego.

Podstawowe kąty gięcia nierdzewnych łuków to 45° i 90°. W wielu instalacjach konieczne jest jednak użycie łuków o innych kątach gięcia, np. 15°, 30° czy 60° – w takiej sytuacji dostosowuje się urządzenia wyginające, aby finalnie uzyskać pożądany kąt gięcia (szczegóły w artykule Jak produkuje się kolana nierdzewne i inne kształtki?)

Łagodne krzywizny łuków o dużym promieniu gięcia wpływają na lepsze rozłożenie sił działających na wewnętrzną strukturę kolana poprzez zmianę wzorca przepływu strumienia. To z kolei przekłada się na ograniczenie tempa erozji ścianki łuku w miejscu najbardziej narażonym na uderzenie cząstek transportowanego surowca. W efekcie wydłuża się okres użytkowania łuku. Oczywiście w przypadku niektórych materiałów sypkich, szczególnie tych w fazie półgęstej lub gęstej oraz w przypadku materiałów abrazyjnych (materiały o dużych właściwościach ściernych), łagodna krzywizna łuku może okazać się elementem niewystarczającym do zapobiegnięcia szybko postępującej erozji. Więcej czynników, jakie należy uwzględnić dobierając właściwy rodzaj łuku, zostało wymienione w dalszej części tekstu.

Jeżeli transportowany w systemie pneumatycznym surowiec nie jest produktem spożywczym, to istnieje rozwiązanie, które pozwala szybko i sprawnie ograniczyć wpływ erozji na degradację łuków o dużym promieniu. Rozwiązaniem tym są łuki odporne na ścieranie. Dzięki specjalnym procesom utwardzania stali nierdzewnej, na powierzchni mającej kontakt z surowcem powstaje struktura o znacznie zwiększonej odporności na ścieranie. W efekcie żywotność tego rodzaju łuków o dużym promieniu wydłuża się od 10 do 20 razy w stosunku do standardowych łuków ze stali AISI304/304L. Zakres produkcyjny łuków odpornych na ścieranie prezentowany jest w tabeli wymiarów łuków giętych.

Podstawowe wytyczne doboru łuków o dużym promieniu

Przy doborze łuków należy uwzględnić kilka istotnych kwestii – do tych podstawowych należą:

1. Rodzaj transportu pneumatycznego zorientowany według faz: lotnej, półgęstej lub gęstej.
2. Charakterystykę produktu, w tym wielkość i kształt cząstek, ich twardość (abrazyjność) i kruchość – możliwość generowania drobnych cząstek, spójność/lepkość.
3. Wymagania procesowe takie jak: odporność na zanieczyszczenia krzyżowe, minimalizacja spadku ciśnienia i poboru energii, ograniczenia przestrzenne, konsekwencje wycieku produktu i/lub zużycia materiału rurociągu, ograniczenie strat i degradacji transportowanego produktu, wpływ poszczególnych elementów składowych na działanie całego rurociągu, wybór materiału konstrukcyjnego.
4. Koszty instalacji, użytkowania oraz częstotliwość serwisu i wymiany elementów rurociągu oraz związanych z tym przestojów.

Zalecenia dotyczące doboru łuków o dużym promieniu

Aby osiągnąć najlepszy możliwy efekt przesyłowy w instalacji transportu pneumatycznego, dobrze jest mieć na uwadze kilka punktów dotyczących sposobu stosowania łuków o dużym promieniu.

1. Ograniczać liczbę łuków w systemie transferowym do niezbędnego minimum.
2. Nie tworzyć nawrotów w linii transportowej – zmiana kierunku o 180°.
3. Unikać w miarę możliwości montażu trzech kolan na niewielkim odcinku rurociągu.
4. Ograniczać w miarę możliwości liczbę łuków na końcowym odcinku linii (przed odbiornikiem), gdyż duża liczba łuków wpływa na spadek ciśnienia oraz wzmaga ścieranie elementów oraz ich erozję.
5. Rozważyć zwiększenie średnicy rurociągu na końcu linii przesyłowej (jeżeli jest to możliwe), aby zmniejszyć prędkość produktu w końcowej fazie, bezpośrednio przed odbiornikiem.
6. Dbać o właściwe mocowanie i ustawienie łuków, aby ograniczyć ich ścieranie oraz przemieszczanie.
7. Instalować łuki w krytycznych miejscach w taki sposób, aby były łatwo dostępne dla serwisu i wymiany.
8. Rozważyć izolację rur i łuków, gdy hałas stanowi problemem (szczególnie w pomieszczeniach) lub wybrać odpowiedni rodzaj łuków specjalnych, ograniczających poziom hałasu.

Przestrzeganie powyższych zaleceń powinno w sposób znaczący ograniczyć możliwość wystąpienia poważnych problemów w trakcie eksploatacji linii transportu pneumatycznego. 

Dołącz do Newslettera i bądź na bieżąco z nowościami na blogu!

Zapisz się