مضخة المواد الصلبة عالية الكثافة

مضخات المواد الصلبة عالية الكثافة هي آلات تعمل هيدروليكيًا تعمل على إزاحة الوسط الذي يتم ضخه وبالتالي إنشاء تدفق.

المواد الصلبة عالية الكثافة عبارة عن خليط من المكونات السائلة والصلبة؛ وتشمل الأمثلة الحبوب الزراعية ولحم الخنزير المسحوب وما إلى ذلك. ولكل منها خصائصها الفيزيائية والكيميائية النموذجية مثل الوزن النوعي ومحتوى المواد الصلبة وحجم الجسيمات الأقصى بالإضافة إلى كيفية تصرفها، على سبيل المثال ثيكسوتروبيا أو كاشطة أو لاصقة.

ومن الأمثلة النموذجية للمواد الصلبة عالية الكثافة الخرسانة والطمي والمواد الملساء .

داخل المنشآت الصناعية، يتعين نقل العديد من المواد التي تحتوي على نسبة عالية من المواد الصلبة - مثل حمأة الصرف الصحي المجففة ميكانيكيًا، وكعك الترشيح، وحمأة الفحم البيتوميني، وحمأة النفايات والعمليات - لمسافات طويلة نسبيًا إلى مكبات النفايات أو محطات حرق النفايات.

ومن حيث المبدأ، يمكن سد هذه المسافات الطويلة باستخدام معدات النقل الميكانيكية أو مضخات المواد الصلبة عالية الكثافة.

تشمل أنواع الناقلات الميكانيكية الأحزمة والبراغي ( الدودة ) والمكاشط . وهي مناسبة لجميع أنواع المواد الصلبة عالية الكثافة تقريبًا.

تنقل مضخات المواد الصلبة عالية الكثافة الرواسب الطينية والصلبة داخل خط أنابيب مغلق. ومع ذلك، لا يمكن ضخ كل الرواسب الطينية والصلبة، وذلك اعتمادًا على:

• النسبة: يجب أن يكون خليط المكونات الصلبة والسائلة بحيث ينتج عنه كتلة قابلة للتشوه البلاستيكي.
• التشبع: يجب ملء حجم مساحة المسام في الحمأة بكمية كافية من المادة السائلة حتى تتمكن الجسيمات من الاستقرار على الجسيمات عبر سائل لزج بلاستيكي وملء الفراغات.
• مكون الغاز: عن طريق حقن الغازات، يمكن إيصال الرواسب التي لا تحتوي بشكل طبيعي على مكون غازي إلى قوام قابل للضخ.

اعتمادًا على كيفية تنفيذ مبدأ الإزاحة، يمكن التمييز بين المضخات الدوارة والمضخات الترددية. تتضمن مضخات الدوران الدوارة مضخات لولبية لامركزية ومضخات طرد مركزي ومضخات أنبوبية مضغوطة (تمعجية). تتضمن المضخات الترددية مضخات ذات غطاس ومضخة ذات غشاء ومضخة مكبس.

المضخات ذات المكبس (أو المضخات الترددية) للمواد الصلبة عالية الكثافة والتي يمكن استخدامها في أوسع نطاق من المواقف. ويمكن تحقيقها كمضخات ذات أسطوانة واحدة أو أسطوانتين. وفي الحالة الأخيرة، يتم نقل الطاقة إلى المادة عبر مكابس التوصيل التي تعمل في وضع الدفع والسحب. وبينما يقوم مكبس توصيل واحد بسحب المادة من قادوس التغذية إلى الأسطوانة، يقوم المكبس الثاني في نفس الوقت بدفع المادة في أسطوانة التوصيل الأخرى وإلى خط التوصيل.

لصنع مضخة من مكبس ترددي، يتم استخدام آلية معينة لفرض تدفق أحادي الاتجاه من المدخل إلى الأسطوانة إلى المخرج. يمكن للسوائل الأرق استخدام صمامات فحص بسيطة ، لكن مضخات المواد الصلبة تتطلب آليات أكثر تعقيدًا.

• 
  مضخة مكبس مع أنبوب نقل
• 
  مضخة مكبس مع صمام مقعد
• 
  مضخة صمام الكرة
• 
  مضخة مكبس ذات اسطوانة واحدة

العنصر الأكثر تميزًا في مضخة أنبوب النقل هو "أنبوب النقل" على شكل حرف S المثبت داخل قادوس التغذية، والذي يربط المكبس المتقدم بالمخرج. بعبارة أخرى، يتم توصيل أسطوانة المضخة التي تدفع المادة حاليًا بخط التسليم بواسطة أنبوب النقل، بينما تكون الأسطوانة القابلة للسحب (السحب) مفتوحة لقمع التغذية. في نهاية كل شوط مكبس، يتم تأرجح أنبوب النقل إلى المكبس الآخر بمساعدة أسطوانتين تبديليتين. يتم استخدام دائرة هيدروليكية لمزامنة موضع أنبوب النقل وحركات مكبسي التسليم.

يجب أن يتأرجح الأنبوب S بسرعة ولا يتعرض للتآكل المفرط. يتم ذلك باستخدام أسطوانتين كبيرتين الحجم ولوحة نظارة (سميت بهذا الاسم بسبب شكلها) تتضمن حلقات مانعة للتسرب.

في المقطع العرضي، يكون الأنبوب على شكل حرف S دائريًا بقطر يتناقص في اتجاه التدفق. وهذا يقلل من خطر الانسداد. وتقع أسطح الختم للوحة النظارة وحلقة الختم بالتوازي مع الحركة الدوارة للأنبوب على شكل حرف S، بحيث لا يمكن إتلافه عند قطع الأجسام الغريبة أو التصاقها.

تعتبر مضخات المكبس ذات الأنبوب S مناسبة للخرسانة والملاط، وللأوحال ذات محتوى المواد الصلبة بنسبة تصل إلى 50% بالوزن وتوزيع حجم الجسيمات المتقلب، ولكنها مناسبة أيضًا لنقل الرماد المتطاير أو الفحم أو المعادن في التعليق.

إن المقطع العرضي الكبير للثقوب في صفيحة النظارة يعني أنه مع قطر أسطوانة التوصيل الذي يبلغ مثلاً 200 مم (7.874 بوصة) فمن الممكن ضخ مواد صلبة عالية الكثافة بمتوسط ​​حجم حبيبات يصل إلى 80 مم (3.150 بوصة). وقد يصل الحد الأقصى لقطر الأجسام الغريبة الفردية إلى 60% من قطر خط التوصيل - وفي هذا المثال سيكون هذا 120 مم (4.724 بوصة).

بدلاً من صمامات الفحص التي تعمل بواسطة السائل الذي يتم ضخه، يحتوي الغلاف الفولاذي لمضخة صمام المقعد على أربعة صمامات مقعد تعمل هيدروليكيًا، صمام شفط واحد وصمام توصيل واحد لكل مكبس. يتم مزامنة صمامات الشفط والتفريغ مع هيدروليكيات مكابس التوصيل - وهذا يضمن أن محتويات أسطوانة التوصيل تساوي في جميع الأوقات الحجم الذي يتم ضخه. بمجرد وصول مكبس "الشفط" إلى موضعه النهائي، يتم إغلاق أو فتح صمام الشفط أو التوصيل المقابل في نفس الوقت. إذا كان هناك ضغط زائد في خط التوصيل، فسوف يغلق صمام الشفط أولاً. هذا يمنع دفع الوسيط المضخ خارج خط الضغط مرة أخرى إلى القادوس.

تُعد مضخات صمامات المقعد مناسبة لضخ الوسائط التي تحتوي على نسبة من المواد الصلبة تصل إلى 50% بشكل متساوٍ، وكذلك لضخ الوسائط الصناعية التي تشبه المعجون مثل الحمأة تحت الضغط العالي. نظرًا لاستخدام الصمامات في هذه المضخة ذات الأسطوانتين، فهي تقتصر على أحجام حبيبات تصل إلى8 ملم على الأكثر.

يعتمد نوع الصمام المختار على المواد الصلبة عالية الكثافة المراد نقلها. بالنسبة للمواد التي تحتوي على حبيبات تحتوي على مواد صلبة تصل إلى 50%، يلزم وجود مقعد صمام معدني حاد الحواف. مع الحمأة الناعمة منخفضة اللزوجة والمائية إلى حد ما، سيكون الاختيار هو ختم صمام مطاطي كبير المساحة.

في أحد أشكال التحكم الهيدروليكي، يتم فتح الصمام بشكل سلبي عن طريق دفع الوسط. في هذه الحالة، يتمتع صمام التفريغ بوظيفة عدم الرجوع التي تمنع التدفق العكسي من خط الضغط. في نفس الوقت، يتم ضغط المواد الصلبة عالية الكثافة مسبقًا لتقترب من ضغط الخط قبل فتح صمام التفريغ. وهذا يعني أنه يمكن تجنب طرق الأنابيب الناتج عن نبضات الضغط.

يستخدم هذا النمط صمامات فحص الكرة لفرض اتجاه التدفق.

أثناء شوط الشفط لمكبس التوصيل، يتم امتصاص الوسط عبر صمام الكرة الشفط المفتوح. وفي الوقت نفسه، يتم دفع صمام الكرة على خط التوصيل إلى مقعد الصمام بواسطة الضغط المنخفض الناتج عن الشفط (الصمامات الأوتوماتيكية). وبالتوازي مع ذلك، يقوم مكبس التوصيل الثاني بضربة الضغط ويجبر الوسط عبر صمام الكرة التفريغ إلى خط التوصيل. يتم دفع صمام الكرة الشفط إلى مقعده بواسطة ضغط خط التوصيل وبالتالي يغلق الاتصال بمدخل المضخة.

تعتبر مضخة صمام الكرة ذات الأسطوانتين مناسبة للاستخدام في نطاق الضغط المنخفض إلى المتوسط ​​لضخ الوسائط عالية السيولة إلى الوسائط الشبيهة بالعجينة بشرط إمكانية شفطها من خلال فتحات الصمام - على سبيل المثال الملاط والطين المعدني وطين الصرف الصحي.

إن مضخة صمام الكرة غير حساسة عمليًا للمواد الكاشطة والتآكلية الدقيقة نظرًا لعدم الحاجة إلى فتح أو إغلاق صمامات الكرة من الخارج.

في المضخة ذات المكبس أحادي الأسطوانة، يتم "حشو" الوسيط من مجرى التغذية إلى أسطوانة التوصيل ومن خلال الأسطوانة إلى خط التوصيل في الشوط الأمامي. واعتمادًا على مستوى ضغط التوصيل في الأنبوب وخصائص تدفق الوسيط، سيتم تجهيز شفة التوصيل للمضخة بصمام انزلاق مسطح أو صمام عدم رجوع رقائقي لمنع تدفق المادة للخلف في الشوط الخلفي. يعتمد مكبس التوصيل الذي يتم اختياره بالفعل على المادة التي سيتم ضخها: تتطلب الوسائط التي تتدفق بحرية عناصر مانعة للتسرب من نوع بيرتوربان بينما تعني المواد الضخمة التي يجب تقطيعها أثناء الضخ أن حواف القطع الصلبة مطلوبة.

المضخة ذات الأسطوانة الواحدة مناسبة للمواد السائبة ذات التركيب الخشن غير الملائم - على سبيل المثال رقائق الخشب، والنفايات العضوية، والنفايات الخطرة، أو الورق الممزق. إذا كان من المقرر نقل مثل هذه المواد غير المشبعة لمسافات كبيرة، فإن أحد الأساليب الممكنة هو نظام التغذية الهجين. هنا يتم حقن الهواء المضغوط في خط التسليم. يضغط على سدادة المادة في الأنبوب. مع تمدد الهواء المضغوط، يتم فك المادة المنقولة وفصلها. مع زيادة المسافة من نقطة حقن الهواء، يتحول ما كان في البداية سلسلة من السدادات تدريجيًا إلى تيار محمول جوًا مستمرًا. تعتمد كمية الهواء المطلوبة وقطر الأنبوب المناسب على نوع وكمية المادة المنقولة.

يحتوي هذا القسم على محتوى ترويجي . يُرجى المساعدة في تحسينه عن طريق إزالة اللغة الترويجية والروابط الخارجية غير المناسبة ، وإضافة نص موسوعي مكتوب من وجهة نظر محايدة . ( ديسمبر 2023 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

يحتوي النوع المذكور من صمام البوابة على عضو دوار داخل غرفة صمام دوارة حيث يكون مركز غرفة الصمام متباعدًا عن الخط المركزي لأسطوانة الضخ وتكون أسطوانة الضخ وأنبوب التسليم على نفس المحور. علاوة على ذلك، تحدد قيمة الإزاحة سمك جزء الختم للعضو الدوار حيث يتم توفير مقطع قطع يعادل قطر أسطوانة الضخ. يلغي هذا الاختراع تصميم الفتحة الشاملة للصمام الدوار ويقدم أيضًا حافة قطع قابلة للاستبدال للعضو الدوار. علاوة على ذلك، يضمن هذا الصمام إزاحة الحد الأدنى من الخرسانة أثناء تشغيله ويضمن القضاء على المناطق الميتة. علاوة على ذلك، يسمح التصميم المتماثل للعضو الدوار وغرفة الصمام للمستخدم النهائي بإصلاح الصمام باستخدام وسائل تقليدية للتصنيع مثل آلة الخراطة العادية. هذا مستحيل مع صمام الأنبوب S أو صمام الصخور. تم اختراع هذا الصمام بواسطة Amit وAnand Gokhale. ^[1]

الأجزاء الرئيسية هي:

• قادوس التغذية
• أسطوانة القيادة وأسطوانة التوصيل والنظام الهيدروليكي
• الأختام
• المعدات الكهربائية والتحكم

و- حسب النوع:

• أنبوب النقل
• الصمامات

بالإضافة إلى المكونات الطرفية مثل:

• مخبأ (مع / بدون إطارات منزلقة)
• ناقلات لولبية ومعدات ما قبل الطباعة
• أنابيب
• حقن الهواء
• حقن الطبقة الحدودية
• أنظمة التخميد بالضغط (النبضي)

يتطلب النوع الخاص من الوسائط "المواد الصلبة عالية الكثافة" والنطاق الواسع من التطبيقات مبادئ بناء مختلفة وبالتالي أنواع مختلفة من المضخات. يسمح الجدول التالي بالاختيار المسبق وفقًا لخصائص الوسائط:

يكتب	متوسطة (مواد صلبة عالية الكثافة)
	مائي	قاسٍ	ضخم	مع أجسام غريبة
مضخة نوع النقل	+	++	-	+
مضخة صمام المقعد	++	+	-	-
مضخة صمام الكرة	+	ا	-	-
مضخة ذات اسطوانة واحدة	-	++	++	++
++ مناسب جدًا، + مناسب، مع تحفظات، - غير مناسب

إن ضخ المواد الصلبة ذات المحتوى العالي من المواد الصلبة يوفر مجموعة من الاحتمالات في هندسة العمليات. وقد تم بالفعل استخدام مضخات المكبس ثنائية الأسطوانات التي تعمل بالزيت الهيدروليكي مع أنبوب النقل S لسنوات عديدة في الهندسة المدنية لنقل الخرسانة. وقد تم نقل هذه التكنولوجيا إلى مجالات تطبيقية أخرى في مختلف قطاعات الصناعة.

يمكن ضخ الحمأة المجففة ميكانيكيًا إلى الأفران مباشرةً عبر شبكة أنابيب. وهذا يتجنب الاتصال المباشر بالحمأة ويمنع التلوث وانبعاث الروائح.

يتم معالجة المواد الخطرة والقابلة للاشتعال بشكل فيزيائي وكيميائي وبيولوجياً بهدف تقليل النفايات. وبفضل ميزة النقل عبر خطوط الأنابيب، تنقل مضخات المواد الصلبة عالية الكثافة عادةً مثل هذه المواد.

لقد ازدادت عمليات حفر الأنفاق الحقيقية (بمعنى آخر، ليس الحفر والتغطية) بشكل ملموس في السنوات الأخيرة. إن نقل مياه المناجم والتربة ومخلفات التعدين إلى مدخل النفق أمر ضروري.

يجب مراعاة جوانب مختلفة في تخطيط ومعالجة منشآت النقل. ويشمل ذلك متطلبات المساحة، وإمكانية الوصول في حالة الصيانة أو أغراض التنظيف، بالإضافة إلى مسار النقل الأفقي أو الرأسي لتفريغ المواد.

نظرًا لطبيعة المادة وطريقة النقل، فمن المتوقع حدوث روائح مزعجة. اختيار طريقة النقل المناسبة يمكن أن يقلل من التلوث البيئي

هناك ثلاث قوى يجب التغلب عليها عند النقل باستخدام مضخات المواد الصلبة عالية الكثافة:

1. مسافة النقل (راجع السجل الذي تحتفظ به مضخة الخرسانة )
2. الاحتكاك بين المادة والأنابيب، وخاصة في الانحناءات ومفاصل الاختزال.
3. قوة الاحتكاك الداخلية الناتجة عن تشوه المادة.

مثال حسابي:

• تعليق النقل
• خط توصيل بقطر 200 مم (8 بوصة) (DN200)
• مواد صلبة عالية الكثافة تحتوي على معادن أو كربون كخليط من مواد ذات حبيبات خشنة ودقيقة.
• الحد الأقصى لحجم الجسيمات 50 مم (1.969 بوصة)
• محتوى المواد الصلبة الجافة يصل إلى 80 بالمائة من حيث الوزن

استهلاك الطاقة = حوالي 50 واط في الساعة (180 كيلوجول) لكل طن من المواد المنقولة ولكل كيلومتر (280 وحدة حرارية بريطانية لكل طن طويل أو 250 وحدة حرارية بريطانية لكل طن قصير لكل ميل).

• مضخة الخرسانة
• نقل المواد السائلة
• النقل الهيدروليكي للجسيمات الصلبة

• Wolfgang Zey: Dickstoffpumpen: Aufbau und Anwendung . Verlag Moderne Industrie، Landsberg/Lech 1995 (Die Bibliothek der Technik؛ Bd. 113) ISBN 3-478-93127-4 .