Ковшовый элеватор — это машина, которая поднимает сыпучий груз вертикально вверх: зерно, комбикорм, цемент, песок, орехи, гранулы. На зерновых предприятиях его называют норией, и оба названия означают одно и то же. Разберём, из чего состоит ковшовый элеватор, чем ленточная нория отличается от цепной, как считается производительность и в каких случаях вместо нории ставят другую машину.
Что такое ковшовый элеватор и где он стоит
Принцип не менялся сто лет. Замкнутая лента или цепь идёт по кругу между двумя барабанами — нижним и верхним. К ней через равный шаг прикреплены ковши. Внизу ковш зачерпывает продукт из приёмного бункера, везёт его наверх, на верхнем барабане переворачивается и вываливает груз в выпускной патрубок. Пустой ковш возвращается вниз, и цикл повторяется.
Ковшовый элеватор ставят там, где продукт надо поднять на высоту: с приёмки на очистку, с очистки в сушилку, из сушилки в силос, из силоса на фасовку. На типовой линии переработки таких подъёмов четыре–шесть, и на каждом стоит своя нория.
Главное достоинство машины — она занимает мало места в плане. Вертикальная труба сечением полметра на полметра поднимает десятки тонн в час на тридцать метров. Ни один наклонный транспортёр так не умеет.
Из чего состоит нория
Конструкция разбирается на шесть узлов. Понимать их нужно не только проектировщику: почти все поломки и почти весь бой продукта привязаны к конкретному узлу.
Башмак — нижняя секция
Стальной короб внизу, куда подаётся продукт. Внутри — натяжной барабан. Ковш проходит через слой продукта и зачерпывает его. Здесь же люк для выгрузки остатков и чистки.
Башмак — самое проблемное место. Если продукта подано больше, чем ковши успевают забрать, он копится и начинается подпор: лента буксует, ковши гребут через завал, продукт мнётся и дробится. Поэтому в башмак ставят датчик подпора, который останавливает подачу.
Головка — верхняя секция
Короб наверху с приводным барабаном и выпускным патрубком. Здесь ковш опрокидывается и содержимое вылетает наружу. Форма патрубка и его положение подбираются под скорость: если промахнуться, часть продукта не попадёт в выход и свалится обратно вниз.
Кожух, он же труба
Две вертикальные шахты между башмаком и головкой: в одной ковши идут вверх, в другой — вниз. Собирается из секций по два-три метра. На пищевых производствах кожух делают из нержавейки или оцинковки, на зерновых — из крашеной стали.
Тяговый орган: лента или цепь
Это то, к чему крепятся ковши, и именно по нему нории делятся на виды. Лента — резинотканевая, иногда с полимерным покрытием. Цепь — пластинчатая, одна или две.
Ковши
Штампованные стальные или литые полимерные ёмкости от одного до тридцати литров. К ленте крепятся болтами через подкладную планку, к цепи — на кронштейнах. Форма ковша определяет, как продукт из него выходит: глубокий ковш с острой кромкой лучше зачерпывает, мелкий с широким устьем лучше опорожняется. Ковши — расходник: на абразивных грузах кромка стачивается за сезон, на зерне живут годами.
Привод, натяжка и защита
Мотор-редуктор наверху, натяжное устройство внизу — винтовое или грузовое. Обязательный комплект защиты на зерновом объекте: датчик скорости (ловит пробуксовку), датчик схода ленты, датчик подпора в башмаке, реле контроля вращения. На взрывоопасных продуктах добавляют взрыворазрядители: зерновая и мучная пыль в замкнутом объёме взрывается от искры.
Виды норий: ленточная, цепная, тихоходная
Ленточная нория
Самая массовая. Ковши на резинотканевой ленте, скорость 2–3 м/с, разгрузка центробежная — продукт вылетает из ковша за счёт скорости. Дешевле цепной, тише, проще в обслуживании. Ограничение — температура груза и склонность ленты к сходу при неравномерной загрузке.
Цепная нория
Ковши на одной или двух пластинчатых цепях. Берёт тяжёлые, горячие и абразивные грузы, где лента не живёт: шлак, минеральное сырьё, горячий продукт после сушки. Работает медленнее ленточной, служит дольше, но требует смазки — а смазка на пищевом производстве это отдельная забота.
Тихоходная нория
Та же конструкция, но скорость снижена до 0,6–1 м/с, и разгрузка идёт не центробежно, а самотёком: ковш переваливается через барабан и продукт стекает по стенке. Ставят там, где груз хрупкий. Бой меньше, чем у скоростной, но ковш всё равно жёстко закреплён и на барабане опрокидывается, а значит продукт пересыпается.
Расчёт производительности ковшового элеватора
Производительность нории не зависит напрямую от мощности мотора. Считается она по объёму: сколько литров ковшей проходит мимо точки за час и насколько плотно они набиты.
Q = 3,6 × (V ÷ a) × v × ρ × ψ
где Q — производительность, т/ч; V — вместимость одного ковша, л; a — шаг ковшей, м; v — скорость тягового органа, м/с; ρ — насыпная плотность груза, т/м³; ψ — коэффициент заполнения ковша, обычно 0,6–0,85.
Пример. Ковш 8 литров, шаг 0,4 метра, скорость 2 м/с, зерно пшеницы плотностью 0,75 т/м³, заполнение 0,8: Q = 3,6 × (8 ÷ 0,4) × 2 × 0,75 × 0,8 = 86,4 т/ч.
Из формулы видно главное: поток держится на трёх множителях сразу. Уменьшили скорость вдвое — вернуть производительность можно вдвое большим ковшом или вдвое меньшим шагом. Это пригодится дальше, когда речь пойдёт о бережных машинах.
Важная поправка: насыпная плотность у продуктов различается в разы. Одна и та же нория, дающая 86 т/ч на пшенице, на подсолнечной семечке (0,42 т/м³) выдаст около 48 т/ч, а на хлопьях (0,2 т/м³) — 23 т/ч. Паспортная цифра всегда указывается для зерна плотностью 0,75 т/м³ и влажности 17 %, и на свой продукт её надо пересчитывать.
Как подобрать норию под задачу
Производительность. Считается не «с запасом побольше», а от реального потока линии. Завод, перерабатывающий 10 000 тонн в год при односменной работе, требует около 5 т/ч. Машина на 50 т/ч будет стоять недогруженной, а недогруженная нория работает хуже: ковши идут полупустые, продукт болтается внутри и дробится сильнее.
Высота подъёма. От отметки приёмки до отметки выгрузки плюс габарит головки. Серийные нории делают на 5–40 метров, выше — под заказ.
Свойства груза. Плотность, влажность, абразивность, температура, хрупкость, требования пищевой безопасности. Именно они определяют материал кожуха, тип ковша и скорость.
Исполнение. Крашеная сталь, оцинковка или нержавейка. На пищевом производстве, проходящем аудиты по ХАССП, скол краски в продукте считается физическим загрязнением, поэтому зоны контакта делают из нержавейки или пищевого полимера.
Чего ковшовый элеватор не умеет: бой продукта
У нории есть встроенный недостаток, и он не в качестве изготовления, а в самом принципе. Ковш жёстко закреплён на ленте. Наверху он вместе с ней переворачивается, и продукт не высыпается, а вылетает — со скоростью два-четыре метра в секунду прямо в стальную стенку патрубка.
Мест, где продукт теряет товарный вид, четыре:
- Внизу, при зачерпывании. Кромка ковша врезается в слой продукта — первые сколы появляются здесь.
- По дороге наверх. Продукт трясёт, он трётся о стенки ковша и кожуха.
- Наверху, при выбросе. Главное место. Удар о стенку патрубка на полной скорости.
- Обратный ход. То, что не попало в выпуск, сыплется вниз и едет по второму кругу.
По отраслевым данным, за один проход через норию теряет товарный вид 2–5 % хрупкого продукта. Для пшеницы, которая всё равно пойдёт на муку, это несущественно. Для подсолнечной семечки на фасовку, ядра ореха, кофейного зерна, драже или хлопьев — это прямой убыток, и он умножается на число подъёмов в линии.
Подробный разбор с цифрами — в статье «Нория бьёт продукт».
Сколько теряет линия за год: по продуктам
Бой копится на каждом подъёме, поэтому считать надо не «два процента», а накопленную долю. Если за один проход повреждается 3 % продукта, то после четырёх подъёмов повреждено уже 11,5 %, а после шести — 16,7 %.
Дальше эта доля превращается в деньги: повреждённый продукт не пропадает, он просто продаётся дешевле. Насколько дешевле — зависит от вашего сбыта, поэтому в таблице два столбца: если битое уходит на 30 % дешевле целого и если на 50 %.
| Продукт | Бой за подъём | Повреждено после 4 подъёмов | Потеря выручки за год |
|---|---|---|---|
| Хлопья, снеки, сухарики | 5 % | 18,5 % | 5,6–9,3 % |
| Драже, конфеты | 4 % | 15,1 % | 4,5–7,5 % |
| Ядро ореха, миндаль, фундук | 3,5 % | 13,3 % | 4,0–6,6 % |
| Кофейное зерно после обжарки | 3 % | 11,5 % | 3,4–5,7 % |
| Сухофрукты, цукаты | 2,5 % | 9,6 % | 2,9–4,8 % |
| Семечка подсолнечника | 2 % | 7,8 % | 2,3–3,9 % |
| Семена на посев | 2 % | 7,8 % | 2,3–3,9 % |
| Зерно, комбикорм | 0,5 % | 2,0 % | 0,6–1,0 % |
Как этим пользоваться. Возьмите свою годовую выручку по этому продукту и умножьте на процент из последнего столбца. Завод с выручкой 100 млн ₽ в год на ядре ореха теряет на бое 4–6,6 млн ₽ — при четырёх подъёмах. Если подъёмов шесть, цифра ещё выше.
Обратите внимание на последнюю строку. Для зерна и комбикорма потеря меньше процента — именно поэтому на элеваторах нория стоит и будет стоять. Проблема начинается там, где продукт продают целым и дорого.
Проценты боя в таблице — отраслевые ориентиры, а не замер на вашей линии. Точную цифру даёт простой замер: проба 500 грамм до нории и такая же после, посчитать повреждённые. Свои цифры можно подставить в калькулятор потерь — он посчитает и по числу подъёмов, и по вашим ценам.
Когда вместо нории ставят маятниковый конвейер
Вернёмся к формуле производительности. Поток держится на трёх множителях: объём ковша, шаг и скорость. Значит скорость можно уронить в десять раз, а поток сохранить — за счёт более крупных ковшей и частого шага.
На этом и построен маятниковый ковшовый конвейер. Скорость 0,25–0,3 м/с вместо 2–4 м/с, а ковш висит не жёстко, а на боковых шарнирах между двумя тяговыми цепями. Как поднос у официанта: куда бы ни пошла трасса — по горизонтали, вверх, снова по горизонтали — ковш остаётся горизонтальным, и продукт внутри не шевелится. Опрокидывает ковш только кулачок над нужным приёмником, механически, без разгона.
Производительность такой машины с ковшом 5–12 литров — от 5 до 13 т/ч, то есть ровно тот диапазон, в котором работают малые и средние нории: серийные линейки начинаются примерно от 5 т/ч. Завод до 20–25 тысяч тонн в год закрывается одной машиной.
Второе отличие практическое: маятниковый конвейер ведёт трассу и по горизонтали, и вверх в одной машине. Там, где стояла связка «горизонтальный транспортёр плюс нория», остаётся одна машина, а вместе с ней исчезают пересыпы между ними — а пересып это ещё одна точка боя.
Где маятниковый конвейер не нужен: на элеваторе, на приёмке зерна с тока, на комбикормовом заводе — везде, где поток измеряется сотней тонн в час, а груз недорогой и не хрупкий. Там нория остаётся правильным выбором: она дешевле, проще и быстрее. Подробности по конструкции, формам трассы и расчёту окупаемости — на странице маятникового ковшового конвейера.
Частые вопросы про ковшовый элеватор
Нория и ковшовый элеватор — это одно и то же?
Да. «Нория» — термин зерновой отрасли, «ковшовый элеватор» — общемашиностроительный. Конструкция одна.
Какая бывает производительность?
Серийные машины выпускают примерно от 5 до 175 т/ч по зерну, встречаются и мощнее. Цифра в обозначении модели у разных заводов означает разное, поэтому её всегда сверяют с паспортом.
На какую высоту поднимает?
Серийные исполнения — 5–40 метров. Ограничение сверху задаёт прочность тягового органа и мощность привода.
Что чаще ломается?
Сход и порыв ленты, износ ковшей, подпор в башмаке из-за переподачи, разбитые подшипники барабанов. Эти отказы предотвращают датчики скорости, схода и подпора.
Можно ли переделать обычную норию в маятниковую?
Нет. У маятникового конвейера другая механика подвески ковша и другой тяговый орган — две цепи вместо ленты. Машина ставится вместо нории, под те же точки загрузки и выгрузки.
Сколько продукта теряется на подъёме?
Для хрупкого продукта отраслевой ориентир — 2–5 % за один проход. Точную цифру для своей линии даёт простой замер: проба 500 грамм до нории и такая же после.
Что мы делаем
ЕЗСО — завод полного цикла в Златоусте, работаем с 2017 года. Обычные нории мы не производим. Делаем маятниковые ковшовые конвейеры для продуктов, где важна целая фракция, а также шнековые транспортёры, витки шнека, бункеры и силосы — то есть всё, что стоит на той же линии до и после подъёмника.
Подберём подъёмник под вашу линию
Напишите продукт, тонны в час и высоту подъёма — посчитаем производительность, скажем, нужна ли замена нории или достаточно обойтись меньшей кровью, и назовём цену. Ответим в рабочий день.
