Współczesne przenośniki są zautomatyzowane i mają wysokie poziomy niezawodności. To również ważny element wpływający na proces produkcji, magazynowania oraz dystrybucji produktów. Jak zadbać o to, by były właściwie dobrane do warunków użytkowania i potrzeb?
Można powiedzieć, że od dawna do transportu różnych materiałów stosowano urządzenia przypominające przenośniki kubełkowe. Nie wszyscy wiedzą, że w 1639 r. w Gdańsku Adam Wijbe, inżynier i wynalazca pochodzenia holenderskiego, opracował specjalną kolejkę linową (przenośnik kubełkowy), napędzaną czterokonnym kieratem, z ok. 120 koszami do transportu ziemi do usypania nadszańca w celu umocnienia bastionu. Zastosowane nowatorskie w tym czasie rozwiązanie to połączenie końców wytrzymałej plecionej liny w pętlę, w której wiele wiklinowych koszy w sposób ciągły transportowało materiał. Jak podaje portal goDutch, podobne rozwiązania miały się pojawić w Niemczech dopiero prawie 230 lat później po wynalezieniu lin stalowych.
Zastosowanie i rodzaje przenośników
Obecnie przenośniki kubełkowe są najczęściej wykorzystywane do transportu bliskiego materiałów masowych sypkich. Najczęściej są to produkty rolne (ziarna zbóż), cukier oraz kopaliny, kruszywa itp.
Przenośniki tego typu można zaklasyfikować jako cięgnowe członowe (człony to kubełki, a cięgna to taśmy lub łańcuchy, do których są one przytwierdzone). Materiały mogą być transportowane z dołu do góry lub w ruchu okrężnym.
Powszechnie stosuje się podział na przenośniki kubełkowe proste, a te dalej, ze względu na prędkość ruchu, sposób wyładunku oraz stosowane cięgna i kubełki. Kolejne kategorie to przenośniki kieszeniowe, półkowe i kieszeniowe oraz okrężne. Natomiast cięgna mogą być wykonane z taśm z rdzeniem stalowym lub tkaninowym albo z łańcuchów o różnej budowie. Cięgna łańcuchowe (odporne na temperaturę i dużą siłę zrywania) stosuje się w przenośnikach o wydajności rzędu 450 t/h, przy prędkości od 0,3 do 1,5 m/s do wysokości 80 metrów. Wadą jest tu duża masa łańcucha.
Do osobnej grupy zalicza się przenośniki kubełkowe zbudowane z wykorzystaniem łańcuchów gumowych, w których zamocowane są kubełki wahliwe i pozwalają one na stosowanie wielu zasypów i wysypów. Umożliwia to dowolną konfigurację. Takie urządzenia są stosowane tam, gdzie ważny jest delikatny i higieniczny transport, np. w przemyśle spożywczym.
Dobór
Podstawą przy doborze przenośnika kubełkowego do konkretnych potrzeb są oczywiście jego dane techniczne, a przede wszystkim:
-> wydajność, czyli ile może on przenieść (objętości) w jednostce czasu,
-> wysokość podnoszenia (czyli różnica poziomów pomiędzy zasypem i wysypem),
-> pojemność kubełka,
-> szerokość kubełka,
-> podziałka kubełków (odległości pomiędzy osiami kubełków),
-> prędkość liniowa poruszania się kubełków.
Warto też pamiętać o ograniczeniach i wadach związanych z różnymi rodzajami przenośników kubełkowych, a związanych z ich konstrukcją. W przypadku przenośników kubełkowych prostych są to: stosunkowo duży ciężar konstrukcji, wrażliwość na przeciążenia, zużywanie się elementów nośnych w zależności od transportowanych materiałów. W przypadku przenośników kubełkowych okrężnych mogą to być: brak szczelnej obudowy (możliwość zanieczyszczenia), problemy z transportem materiałów pylących, koszt i ciężar instalacji. Z punktu widzenia służb utrzymania ruchu minusem może być także konserwacja związana z dużą liczbą punktów smarowniczych.
Niektóre z wymienionych wad producenci starają się ograniczać. Firma SKF do przenośników kubełkowych pionowych pracujących w trudnych warunkach, np. w cementowniach do podnoszenia surowców do systemów obróbki pirolitycznej czy też czerpakowych, transportujących klinkier z chłodni do silosów, oferuje łańcuchy, napędy zębatkowe i systemy odbiorcze odporne na wysokie temperatury i duże obciążenia. Są to np. łożyska baryłkowe Explorer, dobrze wytrzymujące niewspółosiowość wału i inne obciążenia, co wydłuża czas sprawności maszyn. Firma poleca też rozwiązania z potrójnym uszczelnieniem oraz oprawy SKF SNL i SAF. Znajdują się w nich standardowo dwa gwintowane otwory na smarowniczki, a wewnątrz oprawy – smarowniczka wraz z adapterami. W konstrukcji uwzględniono też płaskie powierzchnie do zamocowania magnetycznych lub stałych czujników monitorujących stan łożysk. W ofercie firmy SKF znajdują się również łańcuchy przenośników i podzespoły SKF z serii M. To oczywiście tylko przykłady, ale takich rozwiązań jest na rynku więcej. Warto też zainteresować się nowymi technologiami utwardzania i uszlachetniania łożysk ślizgowych.
Postęp widoczny dokonuje się także w przekładniach przemysłowych mających zastosowanie w napędach przenośników taśmowych i kubełkowych. Firma Nord Drivesystems poleca nowe przekładnie przemysłowe NORD, opracowane zgodnie z koncepcją korpusu jednoczęściowego. Dzięki dostępnym opcjom i modułom można w prosty sposób konfigurować kompaktowe rozwiązania do napędów przenośników taśmowych i przenośników kubełkowych. W mniejszych przenośnikach kubełkowych stosowane są motoreduktory z przetwornicami częstotliwości, a przy większym zapotrzebowaniu na moc stosuje się 3-stopniowe reduktory walcowo-stożkowe. Zastosowanie sprzęgła hydrokinetycznego pozwala na łagodne rozpędzanie przy transporcie znacznych mas. Natomiast cofaniu przenośnika kubełkowego zapobiega blokada ruchu wstecznego. Standardowo w obudowie sprzęgła jednokierunkowego wbudowany jest układ monitorowania prędkości obrotowej. Jak informuje producent, koła zębate wykonane są ze stali wysokostopowej, a uzębienia utwardzane dyfuzyjnie. Pierścienie uszczelniające wały są standardowo wykonane z materiału NBR (kauczuk nitrylowy), ale są dostępne inne opcje, w tym do szczególnych warunków pracy uszczelnienie pierścieniem gamma, labiryntowe i Taconite.
W praktyce
Przy wyborze rozwiązania warto zwracać uwagę na właściwości fizykomechaniczne transportowanego nosiwa. Na przykład wilgotność, małe lub duże tarcie mogą znacząco wpływać na wyładunek i w efekcie na spadek materiału do szybu, gdy w głowicy jest on wyrzucany siłą odśrodkową.
Tomasz Żukrowski, dyrektor sprzedaży w firmie AG-Projekt, która od 20 lat produkuje przenośniki kubełkowe, radzi, by przy zakupie zwrócić uwagę, czy podnośnik jest wolny, czy szybki. Kluczowym parametrem w przenośnikach jest wydajność, i to pierwsza kwestia, o którą pytają użytkownicy. Chcą oni wiedzieć, czy przenośnik ma wydajność 50, 60, 80 czy 100 t/h. Można spełnić ten warunek na dwa sposoby – kupić urządzenie, które działa z większą lub mniejszą prędkością. Jak się okazuje, przy transporcie ziarna ma to duże znaczenie. Małe urządzenie, które pracuje z większymi szybkościami (3,5 do 4 m/s pasa), choć ma taką samą wydajność i jest tańsze, to jest również mniej trwałe oraz niszczy ziarno. Na rynku dostępne są bardzo szybkie urządzenia, jednak w tym zastosowaniu są one nieodpowiednie.
Jak uważa ekspert, optymalnym rozwiązaniem, również ze względu na trwałość, jest takie, w którym prędkość pasa jest niższa niż 3 m/s. Jeśli prędkość pasa zwolni się do 2 m/s, podnośnik praktycznie przestanie działać, bo siła odśrodkowa jest tak mała, że nie wysypie ziarna z miski i zacznie ono opadać z powrotem po pasie w dół. Podnośnik „miele” je sam w sobie i nie jest w stanie go wyrzucać. Graniczna prędkość minimalna to 2,5 m/s. Takie urządzenie jest bardzo wolne, ale trwałe i delikatnie oddziałuje na ziarno. Szczególnie w przypadku ziarna kukurydzy, przy jego zaczerpywaniu z dołu na stopie podnośnika ważne jest, by z niską prędkością uderzać w nie miską. Chroni to przed jego uszkadzaniem.
W ofercie firmy AG-Projekt znajduje się podnośnik o wydajności 60 t/h, którego prędkość pasa wynosi 2,7 m/s i w każdych warunkach osiąga założoną wydajność, bez względu na to, czy sypie ziarno suche, mokre lub trochę zabrudzone. Dysponuje ono również zapasem wydajności. Zwiększenie prędkości do 3,1 m/s spowoduje, że da on wydajność na poziomie 80 t/h. Jednak Tomasz Żukrowski radzi, by raczej ograniczyć szybkość urządzenia z serii 100 t/h. Problemem jest koszt podnośnika, ale zyskuje się na długiej żywotności i trosce o ziarno.
Jeśli chodzi o jakość materiałów użytych do konstrukcji przenośnika, ekspert radzi, by zwracać uwagę, czy wykonano dobry ocynk, zastosowano markowe łożyska od uznanych producentów, które mogą bez obsługi pracować przez wiele lat. Niestety, nie widać tego gołym okiem. Jeśli chodzi o podnośniki z linii „farmerskiej”, to branża praktycznie odeszła od podnośników niesamonośnych, bo koszt budowy konstrukcji jest zbliżony do kosztu samego podnośnika.
Jak stwierdza Tomasz Żukrowski, użytkownicy nie potrafią właściwie porównać urządzeń i wybierają tańsze. Obecnie zaczyna się zwracać uwagę, czy stopa i głowica są wyłożone materiałami trudnopalnymi, a większość producentów zaczyna stosować w standardzie zabezpieczenie przed działaniem wycierającym powierzchnię przez ziarno (wykładzina z tworzywa PE-HD). Ekspert radzi też, by zwrócić uwagę na połączenie podnośnika z systemem rur technologicznych. Coraz więcej jest zapytań o rury z wyłożeniem trudno ścieralnym. Są one przeważnie umieszczone wysoko i ich wymiana, np. na skutek przetarcia, jest droga – przekracza nawet dwu-, trzykrotnie koszt samej rury.
Przykłady z rynku
Na naszym rynku działa wiele firm specjalizujących się w projektowaniu, produkcji i dystrybucji tego rodzaju urządzeń, w tym rozwiązań wyspecjalizowanych i dopasowanych do potrzeb, jak przenośniki kubełkowe (podajniki kubełkowe) firmy PREFAMET-ZREMB, przeznaczone do pionowego transportu materiałów sypkich, ziarnistych i kawałkowych. Firma zapewnia ścisłe dopasowanie do warunków zabudowy i wymagań wynikających z procesu technologicznego, uproszczoną obsługę oraz szeroki typoszereg wielkości kubełków, różnego rodzaju nośniki (pasy pędne, łańcuchy ogniwowe, łańcuchy tulejkowo-rolkowe). Uproszczony jest też napęd przenośników, w którym zastosowano motoreduktory podwieszane z silnikami hamowanymi.
Choć może się wydawać, że niewiele można już zmienić np. w konstrukcji kubełków, to jednak dzięki nowym technologiom i pomysłom inżynierów udaje się poprawić wydajność załadunku i rozładunku. Odpowiedni kształt kubełka pozwala też na jego skuteczniejsze czyszczenie (unika się krzyżowego zanieczyszczenia transportowanych materiałów). Jak się okazuje, można też zmniejszyć odstępy pomiędzy kubełkami i w niektórych przypadkach oszczędza się również na masie przenośnika.
W pewnych zastosowaniach ważne jest zabezpieczenie i ochrona przenośników kubełkowych przed wybuchem. Producenci oferują odpowiednie wykonania przenośników i wszystkich ich komponentów tak, by spełniały wymagania dyrektywy ATEX. Dostępne są też rozwiązania takie jak system ELEVEX czeskiej firmy RSBP spol. s r.o., która od ponad 20 lat oferuje produkty oraz usługi w zakresie ochrony przeciwwybuchowej i przeciwpożarowej. Zastosowanie systemu nie wyklucza powstania wybuchu, ale minimalizuje jego niepożądane skutki. Może to być system tłumienia wybuchu i jest to najczęściej spotykane rozwiązanie ochrony przenośnika. W jego skład wchodzą: detektor wybuchu, bariery służące do odsprzęgania wybuchu na wlocie i wylocie przenośnika oraz ewentualnie na jego rękawach, a także tłumienie wybuchu w stopie i głowicy przenośnika. Kolejny element to odciążenie wybuchu, w którym zakłada się, że ciśnienie i płomień wybuchu zostaną uwolnione przez otwór dekompresyjny do przestrzeni bezpiecznej. Inne rozwiązanie to system bezpłomieniowego odciążenia wybuchu, który m.in. skuteczne tłumi płomienie oraz schładza produkty wybuchu, umożliwiając wyznaczenie bezpiecznej strefy do poruszania się przez pracowników obsługi.
Podsumowanie
Na pewno przy wyborze nowoczesnego przenośnika kubełkowego trzeba brać obecnie pod uwagę wiele różnych czynników. Najniższa cena zakupu nigdy nie jest dobrym kryterium przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnych. Liczy się koszt utrzymania w całym okresie użytkowania, a ten w przypadku przenośników kubełkowych jest długi. Stąd konieczność uwzględnienia wielu czynników i uwarunkowań aplikacyjnych, również tych opisanych w artykule.
Bohdan Szafrański jest od początku lat 90. związany z branżą informatyczną. Ukończył studia podyplomowe z zakresu informatyki i telekomunikacji na Politechnice Warszawskiej. Zajmował się zagadnieniami normalizacyjnymi w Polskim Komitecie Normalizacyjnym. Publicysta, dziennikarz. Obecnie publikuje m.in. w prasie specjalistycznej skierowanej do odbiorców z branży automatyki przemysłowej.
