CHƯƠNG 1. CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN
1. Khái niệm
Máy và các thiết bị vân chuyển đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất các sản phẩm thực phẩm, liên kết các hệ thống công nghệ trong dây chuyền sản xuất, vận chuyển nguyên liệu từ kho chứa đến dây chuyền sản xuất và vận chuyển sản phẩm về kho chứa …
Phân loại: Theo phương thức làm việc có hai loại:
– Loại vận chuyển liên tục: Băng tải, vít tải, gàu tải, các thiết bị vận chuyển vật liệu bằng không khí, bằng thủy lực,…
– Loại vận chuyển gián đoạn: Cẩu, palăng, cầu trục, thang máy,…
Trong các nhà máy sản xuất và chế biến lương thực thực phẩm, ñể vận chuyển những vật liệu rời, vật liệu ñóng túi, những kiện hàng hoặc những vật liệu ñơn chiếc theo phương nằm ngang, thẳng ñứng hoặc nghiêng, chủ yếu dùng máy và thiết bị vận chuyển liên tục. Khác với loại làm việc gián ñoạn, những máy và thiết bị vận chuyển liên tục có thể làm việc trong một thời gian không giới hạn, chuyên chở vật liệu theo một hướng đã định không dừng lại khi nạp liệu và tháo liệu. Nhờ vậy năng suất của chúng tương ñối lớn hơn so với các máy và thiết bi vận chuyển gián đoạn
Các máy và thiết bị vận chuyển liên tục hiện nay có thể chia ra hai nhóm chính:
– Máy có bộ phận kéo: Băng tải, xích tải, cào tải, gàu tải, nội tải, giá tải
– Máy không có bộ phận kéo: Các loại vít tải, các máy vận chuyển quán tính, các hệ thống vận chuyển bằng không khí và thủy lực
Ở chương nầy chúng ta sẽ khảo sát một số máy và thiết bị vận chuyển liên tục được dùng phổ biến trong các nhà máy sản xuất và chế biến lương thực thực phẩm ở trong và ngoài nước
2. Các thiết bị vận chuyển cơ học
2.1. Băng tải
2.1.1. Công dụng
Trong các máy vận chuyển liên tục thì băng tải là loại được dùng nhiều nhất
Ưu ñiểm: An toàn cao, cấu tạo ñơn giản, bền
Có khả năng vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm ngang và kết hợp cả hai Vốn ñầu tư và chế tạo không lớn Có thể tự động hóa Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng Làm việc không ồn Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít
Nhược điểm: Phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế vì:
– Chúng có độ dốc cho phép không cao, thường từ 16-240 tùy theo vật liệu
– Không thể vận chuyển theo đường cong
– Không vận chuyển được vật liệu dẻo, dính kết
2.1.2. Cấu tạo và phân loại băng tải:
Băng tải gồm có tấm băng (3) kín uốn cong trên tang dẫn (5) và tang căng (1). Tấm băng vừa là bộ phận kéo, vừa là bộ phận tải liệu. Chuyển ñộng ñược nhờ lực ma sát xuất hiện khi tang dẫn quay. ðộng cơ (9) cùng với hộp giảm tốc (8) và các nối trục là các cơ cấu truyền động của máy. Phểu (2) để nạp vật liệu, phểu (6) để tháo vật liệu. Bộ phận cạo (7) ñể làm sạch tấm băng.
Tấm băng được căng sơ bộ nhờ bộ phận căng (10) lắp ở tang cuối máy hoặc lắp ở nhánh không tải. Tất cả các cụm máy nêu ở trên ñều ñược lắp trên một khung ñở. Khi máy làm việc, tấm băng dịch chuyển trên các giá đở trục lăn (4), (11) mang theo vật liệu từ phểu nạp liệu ñến phểu tháo. Quá trình tháo liệu tiến hành ở tang ñầu máy Sau đây là sơ đồ phân loại các băng tải dùng trong các nhà máy lương thực thực phẩm
Vận tốc chuyển động của băng tải khi vận chuyển các hạt được cho ở bảng 1.1 và bảng 1.2
2.2 Gàu tải
2.2.1. Khái niệm:
để vận chuyển những vật liệu rời ( dạng bột, hạt, cục nhỏ) đi theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng trên 500 người ta dùng gàu tải
2.2.2. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc gàu tải
a. Cấu tạo: Gàu tải gồm những bộ phận sau:
– Bộ phận kéo dài vô tận mang nhiều gàu và uốn vòng qua tang (hoặc đĩa xích) trên và dưới của máy
– Chân máy gồm có tang (hoặc đĩa xích), trục lắp tang, vỏ và hộp nạp liệu
– ðầu máy gồm có trục dẫn ñộng, tang (hoặc đĩa xích), bộ phận truyền động và bộ phận tháo liệu
– Thân máy gồm nhiềuđoạn ống có tiết diện tròn hoặc chữ nhật nối với nhau bằng bích, nằm vào khoảng giữa đầu và chân gàu tải, bao kín bộ phận kéo
b. Nguyên tắc làm việc:
Khi máy làm việc thì gàu xúc vật liệu ở khu vực chân máy và vận chuyển lên phía đầu máy. Ở ñây, dưới tác dụng của trọng lực và lực quán tính, vật liệu được đổ từ gàu vào bộ phận tháo liệu rồi từ ñó chuyển tới nơi sử dụng Vật liệu rời được vận chuyển bằng gàu tải gồm nhiều dạng: dạng bột (hoặc bụi), dạng hạt, dạng cục
Ưu điểm: – Cấu tạo ñơn giản, kích thước chiếm chỗ nhỏ
– Có khả năng vận chuyển vật liệu lên một độ cao khá lớn (50-70m),
– Năng suất cao (700m3/h)
Nhược điểm: – Nếu vật liệu vận chuyển lớn gây va ñập, dễ sinh tiếng ồn
– Dễ bị quá tải nếu tiếp liệu không ñều, nên cần nạp liệu một cách đều đặn
– Không tháo liêu được giữa chừng, nạp liệu ở vị trí tùy thích.
2.2.3. Phân loại:
– Theo cấu tạo của bộ phận kéo: có 2 loại:
● Gàu tải dùng băng: được dùng phổ biến để vận chuyển những vật liệu rời trong các kho lương thực, các nhà máy xay bột, nhà máy xát gạo, nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh mì, nhà máy ép dầu, nhà máy sản xuất tinh bột, nhà máy bánh kẹo, nhà máy sản xuất mì sợi và các nhà máy thực phẩm khác.
● Gàu tải dùng xích: (một hoặc 2 dây xích): chủ yếu dùng để vận chuyển những vật liệu dạng cục và những vật liệu gây tác hại cho tấm băng ( như vật liệu nóng)
– Theo phương pháp tháo liệu: có 3 loại gàu tải:
● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của trọng lực
● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của lực li tâm
● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của lực kết hợp ( lực li tâm và trọng lực).
2.3. Vít tải:
2.3.1. Khái niệm:
để vận chuyển những vật liệu rời theo hướng nằm ngang, nghiêng hoặc thẳng ñứng, trong các nhà máy thực phẩm, người ta dùng vít tải.
Trong các vít tải, vật liệu được vận chuyển tương tự như một ñai ốc chuyển động dọc theo đinh ốc quay. Vít tải gồm có một máng cố định và một trục vít. Khi trục vít quay làm cho vật liệu chuyển động tịnh tiến theo máng.
Ưu điểm :
– Chiếm chỗ ít: Với cùng năng suất thì diện tích tiết diện ngang của vít tải nhỏ hơn nhiều so với các máy vận chuyển khác.
– Số lượng ổ bi và các chi tiết chịu mài mòn không nhiều nên dễ vận hành thao tác.
– Bộ phận công tác nằm trong màng kín nên có thể nối màng vào vị trí nào đó của hệ thống thông gió.
– Tốc ñộ quay của trục vít tương ñối lớn.
– Giá thành thấp.
Nhược điểm :
– Chiều dài vận chuyển và năng suất bị giới hạn. Chiều dài lớn nhất của vít tải thường không quá 30m với năng suất tối đa là 100T/h.
– Chỉ vận chuyển được những vật liệu tương đối đồng nhất.
– Vật liệu bị đảo trộn mạnh, một phần bị nghiền nát hoặc bị phân loại theo khối lượng riêng. Vì vậy người ta không thể dùng để vận chuyển thức ăn gia súc đã chế biến.
– Tiêu tốn nhiều năng lượng hơn băng tải.
2.3.2. Các loại vít tải
2.3.2.1. Vít tải nằm ngang
a. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc:
Trong máng cố định 1 tại phần trên có lắp những gối trục treo 2 làm chỗ đỡ cho trục 3. Trục đặc hoặc rỗng và trên suốt chiều dài của nó có gắn cánh vít 4. Ở vị trí gối trục treo, cánh vít bị gián đoạn 1 khoảng bằng chiều dài gối trục. Mặt ñầu 5 của máng được bịt kín.
Vật liệu vào phễu nạp liệu 6, ñi ra ống tháo liệu 7 và 8 dọc theo vít tải. Ở đây (6,7 và 8) có các van chắn để có thể thay đổi kích thước cửa nạp và tháo. Cuối vít tải có van an toàn 9 để tháo vật liệu khi quá đầy. Có thể thay bằng ống chảy tràn lắp gần cửa tháo liệu.
Tùy theo cách bố trí cánh vít trên trục mà vít tải có thể là phải hoặc trái ( hình 1.4.c). Có những vít tải gồm 2 phần trong đó có 1 phần là phải, 1 phần là trái. Các vít tải này dùng ñể vận chuyển hai dòng vật liệu theo hướng ngược chiều nhau. Những vít tải có cánh đặc làm bằng thép là chỉ dùng ñể vận chuyển vật liệu khô và tơi. Muốn vận chuyển những vật liệu cục hoặc dính phải dùng vít tải dạng băng (hinh 1.5). ðể vận chuyển những vật liệu vón cục (hạt ẩm, tinh bột, hợp chất thức ăn gia súc) thì dùng cánh vít dạng bơi chèo ( hình 1.6)
Máng của vít tải gồm nhiều đoạn từ 2m đến 4m, nối ghép với nhau bằng bích và bulông. Nếu vít tải dài quá 3,5 m thì phải lắp những gối trục trung gian (thường là gối trục treo) cái này cách cái kia 3m. Trong các nhà máy lương thực thực phẩm chỉ nên dùng vít tải có chiều dài không quá 15m. Nếu cần vận chuyển theo độ dài lớn (30m) thì nên lắp đồng trục hai vít tải có hai bộ phận truyền động ñối ñầu nhau.
2.3.2.1. Vít tải thẳng đứng
Khái niệm: Vít tải thẳng đứng dùng để vận chuyển vật liệu rời và vật liệu dạng cục nhỏ (hạt, bột, thức ăn gia súc, các loại củ). Cũng có thể dùng loại vít tải này để vận chuyển các vật liệu đơn chiếc. Chiều cao không quá 12-15cm năng suất 80-100 m3/h (với D cánh vít ≈ 300mm)
Hình 1.7. Vít tải thẳng ñứng
Ưu:
– Tiết kiệm diện tích
– Tháo liệu theo hướng tùy ý, ở vị trí trung gian
theo chiều cao thân máy.
Nguyên tắc làm việc:
Vật liệu được ñưa vào trục vít thẳng đứng trong vỏ trụ kín, nhờ ma sát với cánh vít mà thực hiện chuyển ñộng quay. Dưới tác dụng của lực li tâm vật liệu được ép sát vào bề mặt trong của máng.
Ma sát giữa vật liệu với máng làm cho quá trình quay của vật liệu bị hãm bớt nên tốc độ vòng của nó giảm. Kết quả vật liệu trượt theo bề mặt xoắn ốc và được nâng dần lên phía trên.
3. Vận chuyển vật liệu bằng không khí
3.1. Khái niệm:
Vận chuyển vật liệu bằng không khí dựa trên nguyên lí lợi dụng khả năng chuyển ñộng của dòng khí trong các ống dẫn, với tốc ñộ nhất ñịnh ñể mang vật liệu từ chỗ này tới chỗ khác dưới trạng thái lơ lửng. Về lí thuyết thì có thể dùng không khí ñể vận chuyển vật liệu rời có khối lượng và kích thước hạt bất kì. Nhưng năng lượng ñể vận chuyển và tiêu tốn tăng nhanh rất nhiều lần so với trọng lực của hạt vật liệu, nên thực tế phạm vi ứng dụng của phương pháp này bị hạn chế.
Muốn làm cho hỗn hợp không khí và các hạt vật liệu chuyển động được trong các ống dẫn thì cần phải tạo được chênh lệch áp suất ở 2 đầu ống, nói cách khác là phải tạo ra áp lực. Áp lực được tạo thành bằng cách giảm áp suất của không khí hoặc tăng áp suất của không khí.
3.2. Phân loại:
Theo trị số áp suất tạo thành có thể chia ra:
– Các hệ thống áp suất thấp, trong đó tổn thất áp suất không vượt quá 5.103N/m2.
– Các hệ thống áp suất trung bình, trong đó tổn thất áp suất không vượt quá 104N/m2
– Các hệ thống áp suất cao trongđó tổn thất áp suất lớn hơn 104N/m2.
3.2.1. Các hệ thống vận chuyển bằng không khí với áp suất thấp và trung bình:
Trong các nhà máy lương thực thực phẩm ở các nước, hệ thống áp suất thấp và trung bình được sử dụng rộng rãi để cơ giới hóa các côngđoạn vận chuyển trong phân xưởng và giữa các phân xưởng với nhau, cho phép kết hợp với 1 vài quá trình công nghệ như làm lạnh, phân loại, sấy..v..v..
Ở hình 1.8a là sơ đồ nguyên lí của một hệ thống hút và áp suất trung bình dùngbdể vận chuyển bột từ thùng chứa tới kho chứa. Bột do ô tô 1 chở đến được tháo vào thùng chứa 2, từ đây bột đi theo ống dẫn 3 vào bộ phận tháo liệu 4 đặt phía trên máng 5, máng này sẽ phân bố bột xuống các kho chứa 6 nhờ quạt 7.
Từ bộ phận tháo liệu không khí được dẫn vào xyclôn 8 rồi vào máy lọc túi 9 ñể làm sạch. Từ máy lọc không khí sạch vào quạt 10 và ra ngoài trời. Hệ thống này làm việc với nồng độ hỗn hợp µ= 4,5 – 5,0 kg/kg và vận tốc không khí 18-20 m/s
3.2.2. Hệ thống vận chuyển bằng khí với áp suất cao:
Ở hình 1.8b là sơ ñồ một hệ thống vận chuyển với áp suất cao bằng phương pháp hút. Chân không trong mạng được tạo thành bởi máy thổi khí 1. Khi nhúng vòi hút 2 vào trong khối hạt thì không khí được hút vào, kéo theo hạt và vận chuyển nó trong ống dẫn 3.
Muốn xê dịch được ống dẫn dễ dàng cần có những đoạn ống mềm 4. Qua ống dẫn hạt ñi vào bộ phận tháo liệu 5. Hạt được tách ra khỏi bộ phận tháo liệu nhờ van cống 6. Không khí theo ống dẫn 7 đưa ñi làm sạch bụi ở xyclôn 8 và máy lọc túi 9 rồi vào máy thổi khí và thoát ra ngoài.
