سرند پنوماتیکی — جداسازی پیشرفته با استفاده از جریان هوای کنترل‌شده

خلاصه

سرند پنوماتیکی نوعی از سیستم‌های دانه‌بندی است که به‌جای ارتعاش یا چرخش مکانیکی، از جریان هوای فشرده برای تفکیک مواد استفاده می‌کند. این فناوری، برای جداسازی ذرات سبک از سنگین، غبارگیری و کنترل کیفیت نهایی در صنایع معدنی و غیرفلزی کاربرد دارد.

معرفی کلی

سرند پنوماتیکی (Pneumatic Classifier) دستگاهی است که با استفاده از نیروی هوا و اصول آیرودینامیک، مواد را بر اساس چگالی، اندازه و سطح ویژه ذرات تفکیک می‌کند. برخلاف سرندهای ارتعاشی یا دوار، در این سیستم هیچ تماس مستقیم مکانیکی میان توری و مواد وجود ندارد، که همین موضوع باعث کاهش سایش، مصرف انرژی کمتر و افزایش دقت تفکیک می‌شود.

در طراحی‌های صنعتی آلتای ماشین، سرندهای پنوماتیکی با سیستم دمنده هوشمند، کنترل فشار خودکار و فیلتر غبار چندمرحله‌ای ساخته می‌شوند تا جدایش با دقت بالا حتی در دانه‌بندی‌های زیر ۱ میلی‌متر نیز انجام شود.

ساختار و عملکرد فنی

ساختار اصلی سرند پنوماتیکی شامل بخش‌های زیر است:

۱. محفظه ورودی مواد: جایی که ذرات خام با جریان هوای فشرده ترکیب می‌شوند.

۲. ناحیه جدایش (Separation Zone): در این قسمت، ذرات بر اساس وزن مخصوص و سطح مقطع خود در مسیر جریان هوا شناور یا ته‌نشین می‌شوند.

۳. مجرای خروجی بالا: برای ذرات سبک مانند گرد و غبار و مواد ریز.

۴. خروجی پایین: مخصوص ذرات سنگین‌تر و دانه‌های اصلی.

۵. فن و سیستم فشار متغیر: جهت کنترل دقیق شدت و جهت جریان هوا.

اصول عملکرد آن بر مبنای نیروی درگ (Drag Force) و گرانش است. هنگامی که جریان هوا از میان ذرات عبور می‌کند، هر ذره با توجه به وزن و شکل خود واکنش متفاوتی نشان می‌دهد. ذرات سبک‌تر مسیر طولانی‌تری را طی کرده و از خروجی بالا خارج می‌شوند، در حالی که ذرات سنگین‌تر زودتر ته‌نشین می‌گردند.

ویژگی‌ها و مزایا

دقت بسیار بالا در تفکیک ذرات ریز (تا 100 میکرون)

بدون سایش و تماس مکانیکی: عمر کاری بالا و هزینه نگهداری پایین.

مصرف انرژی بهینه: استفاده از فن‌های سانتریفیوژ با راندمان بالا.

قابلیت کنترل خودکار فشار و جریان: برای تنظیم دانه‌بندی دقیق.

کاهش تولید گردوغبار: مجهز به فیلتر سیکلونی و کیسه‌ای چندمرحله‌ای.

قابل استفاده برای مواد خشک و سبک: مانند پودر سنگ، خاک رس، سیمان، سیلیس و گچ.

امکان کارکرد مداوم در خطوط تولید پیوسته.

اصول فیزیکی عملکرد

اساس کار سرند پنوماتیکی بر پایه‌ی تعادل بین سه نیرو است:

نیروی گرانش (Fg) که ذرات را به سمت پایین می‌کشد.

نیروی درگ (Fd) که از جانب جریان هوا بر ذرات وارد می‌شود.

نیروی شناوری (Fb) که ذرات سبک‌تر را در هوا معلق نگه می‌دارد.

وقتی نیروی درگ از گرانش بیشتر شود، ذره شناور می‌ماند و از مسیر بالایی خارج می‌شود. تنظیم این نیروها از طریق کنترل سرعت و فشار هوا انجام می‌شود. در مدل‌های دقیق‌تر، حسگرهای فشار و سرعت نصب می‌شوند تا تغییرات لحظه‌ای چگالی مواد را جبران کنند.

کاربردها

جداسازی ذرات سبک از محصولات خردایش نهایی

حذف گردوغبار و پودر از مصالح سنگی

فرآوری مواد معدنی سبک مانند پرلیت، میکا و تالک

جدایش مواد بازیافتی سبک از سنگین در خطوط بازیافت صنعتی

استفاده در کارخانه‌های تولید سیمان، گچ، آرد معدنی و مواد میکرونیزه

نگهداری و سرویس دوره‌ای

برخلاف سرندهای مکانیکی، سرویس سرند پنوماتیکی بیشتر شامل بازبینی سیستم هوا و فیلترهاست.

هر روز باید فشار هوای ورودی، وضعیت فیلترها و عملکرد دمنده‌ها کنترل شود.

هفته‌ای یک‌بار باید مجرای جریان هوا از گردوغبار تمیز و فیلتر سیکلونی بازبینی شود.

هر ماه شیرهای تنظیم فشار، یاتاقان‌های فن و تابلو برق کنترل گردد.

در صورت افت فشار بیش از ۲۰٪ نسبت به حالت استاندارد، باید مسیر هوای خروجی بررسی و فیلترها شسته شوند.

نکات ایمنی در بهره‌برداری

هنگام بازکردن درپوش‌های فیلتر یا نازل‌ها، سیستم هوا باید کاملاً قطع شود.

ورود دست یا ابزار به داخل مسیر جریان هوا در زمان کار دستگاه ممنوع است.

از فیلترهای غیرمجاز یا نامتناسب با دانه‌بندی مواد استفاده نشود.

استفاده از ماسک فیلتر‌دار در هنگام سرویس الزامی است.

برای جلوگیری از شوک فشاری، دستگاه باید به‌آرامی روشن و خاموش شود.

مقایسه کلی با سایر سرندها

در مقایسه با سرند ارتعاشی، دقت بیشتری در تفکیک ذرات ریز دارد ولی ظرفیت کلی آن کمتر است.

نسبت به سرند دوار، بدون نیاز به تماس مکانیکی کار می‌کند و در نتیجه سایش کمتری دارد.

در برابر کلاسیفایر مارپیچی، برای مواد خشک و سبک مناسب‌تر است.

در مقایسه با سیستم‌های سیکلونی ساده، قابلیت کنترل دقیق‌تری بر اندازه و چگالی ذراتتحلیل فنی و نکات طراحی

در مدل‌های جدید آلتای ماشین، از سیستم کنترل جریان چندناحیه‌ای (Multi-Zone Flow Control) استفاده می‌شود که به اپراتور اجازه می‌دهد فشار و جهت جریان را در سه ناحیه مستقل تنظیم کند.

همچنین بدنه داخلی دستگاه با پوشش تفلون ضدچسبندگی پوشانده شده تا در هنگام کار با مواد مرطوب، گرفتگی ایجاد نشود.

سیستم فن‌های سانتریفیوژ مجهز به کنترلر دما و سنسور ارتعاش است تا در صورت افزایش دمای موتور یا انسداد جریان، دستگاه به‌صورت خودکار متوقف شود.

سوالات متداول

۱. آیا سرند پنوماتیکی جایگزین سرند ارتعاشی است؟

خیر، این دستگاه مکمل مراحل نهایی است و برای جداسازی ذرات بسیار ریز به کار می‌رود.

۲. چه میزان فشار هوا برای عملکرد مطلوب لازم است؟

بسته به نوع ماده، معمولاً بین ۰.۳ تا ۰.۷ مگاپاسکال.

۳. در چه موادی کارایی بیشتری دارد؟

در مواد خشک، سبک و پودری مانند سیلیس، گچ، خاک رس، پرلیت و تالک.

۴. آیا قابلیت کارکرد در محیط مرطوب را دارد؟

به‌صورت محدود؛ اما توصیه می‌شود در خطوط خشک استفاده شود تا از چسبندگی ذرات جلوگیری گردد.

۵. چه عواملی بیشترین تأثیر را بر دقت جداسازی دارند؟

سرعت جریان هوا، زاویه مسیر، یکنواختی خوراک و تمیزی فیلترها.