نوار نقاله حلزونی (اسکرو کانوایر) چگونه کار میکند؟ اجزا و کاربرد
نوار نقاله حلزونی یا اسکرو کانوایر یکی از پرکاربردترین سیستم‌های انتقال مواد در صنایع مختلف است که برای جابجایی مواد دانه‌ای، پودری یا خمیری استفاده می‌شود. این سیستم به دلیل طراحی ساده، کارایی بالا و توانایی انتقال مواد در مسیرهای افقی، شیب‌دار یا عمودی، در صنایع معدن، کشاورزی، سیمان و غیره کاربرد گسترده‌ای دارد. در این مقاله پاوان، به بررسی جامع نوار نقاله حلزونی، اجزا، نحوه عملکرد، کاربردها، مزایا و معایب، و مقایسه آن با سایر سیستم‌ها می‌پردازیم.
نوار نقاله حلزونی یا اسکرو کانوایر چیست؟
نوار نقاله حلزونی (Screw conveyor) سیستمی مکانیکی است که از یک مارپیچ فلزی یا پلاستیکی (هلیس) درون یک لوله یا کانال برای انتقال مواد استفاده میکند.
مطالب مرتبط: نوار نقاله زنجیری (چین کانوایر)، چگونه کار میکند؟ اجزا و کاربرد
این سیستم برای جابجایی مواد پودری، دانه‌ای یا خمیری مانند غلات، سیمان، خاکستر، یا مواد معدنی مناسب است.
اسکرو کانوایرها می‌توانند به صورت افقی، شیب‌دار یا عمودی طراحی شوند و به دلیل ساختار بسته، از پراکندگی مواد و آلودگی محیط جلوگیری می‌کنند.
اجزای اصلی یک نوار نقاله حلزونی
نوارهای نقاله حلزونی از اجزای اصلی و مهمی تشکیل شده‌اند که بار تمام عملکرد دستگاه را به دوش می‌کشند. این اجزا شامل موارد زیر هستند.
مارپیچ (هلیس)
مارپیچ، بخش اصلی اسکرو کانوایر است که از جنس فولاد یا پلاستیک مقاوم ساخته شده و مواد را با چرخش خود جابجا میکند. طراحی و گام مارپیچ بسته به نوع ماده و ظرفیت انتقال متفاوت است.
لوله یا کانال (محفظه)
لوله یا کانال، محفظه‌ای است که مارپیچ در آن قرار گرفته و مواد را در مسیر مشخص هدایت میکند. این محفظه معمولاً از فولاد ضدزنگ یا مواد مقاوم در برابر سایش ساخته می‌شود.
موتور و گیربکس
موتور الکتریکی و گیربکس نیروی لازم برای چرخش مارپیچ را تأمین می‌کنند. توان موتور بر اساس ظرفیت، طول و زاویه شیب سیستم تعیین می‌شود.
ورودی و خروجی (هاپر و دهانه تخلیه)
ورودی (هاپر) محل بارگیری مواد به داخل اسکرو کانوایر و خروجی محل تخلیه مواد است. این بخش‌ها برای کنترل جریان مواد طراحی می‌شوند.
یاتاقان‌ها و بلبرینگ‌ها
یاتاقان‌ها و بلبرینگ‌ها برای پشتیبانی از مارپیچ و کاهش اصطکاک در نقاط اتصال استفاده می‌شوند. این قطعات باید مقاوم و دقیق باشند.
سیستم کنترل
شامل سنسورها و واحدهای کنترلی برای تنظیم سرعت چرخش مارپیچ، نظارت بر عملکرد و جلوگیری از اضافه‌بار یا خرابی است.
پایه‌ها و ساختار نگهدارنده
اسکلت فلزی که اجزای سیستم روی آن نصب شده و ثبات آن را در برابر وزن مواد و ارتعاشات تضمین میکند.
نوار نقاله حلزونی چگونه کار می کند؟
نوار نقاله حلزونی با چرخش مارپیچ درون یک لوله یا کانال، مواد را از نقطه‌ای به نقطه دیگر منتقل میکند. موتور الکتریکی از طریق گیربکس، نیروی چرخشی را به مارپیچ منتقل کرده و با چرخش آن، مواد در امتداد محفظه به سمت خروجی هدایت می‌شوند.
مواد از طریق هاپر ورودی وارد سیستم شده و به دلیل حرکت مارپیچ، به صورت پیوسته یا متناوب به سمت دهانه خروجی جابجا می‌شوند.
سیستم‌های کنترلی سرعت چرخش و جریان مواد را تنظیم کرده و از گرفتگی یا اضافه‌بار جلوگیری می‌کنند. این سیستم برای مسیرهای افقی، شیب‌دار (تا حدود 45 درجه) یا عمودی قابل استفاده است.
مطالب مرتبط: نوار نقاله تسمه ای (بلت کانوایر) چگونه کار میکند؟ اجزا و کاربرد
تجهیزات مرتبط با نوار نقاله حلزونی
تجهیزات جانبی نوار نقاله حلزونی برای بهبود عملکرد، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌های نگهداری استفاده می‌شوند. این تجهیزات شامل موارد زیر است.
- سیستم‌های روانکاری: سیستم‌های روانکاری با تزریق مواد روان‌کننده به یاتاقان‌ها و مارپیچ، اصطکاک را کاهش داده و عمر مفید اجزای سیستم را افزایش می‌دهند.
- سنسورهای ایمنی: سنسورهای ایمنی برای شناسایی گرفتگی، اضافه‌بار یا خرابی‌های احتمالی نصب شده و از آسیب به نوار نقاله حلزونی جلوگیری می‌کنند.
- سیستم‌های تمیزکننده: سیستم‌های تمیزکننده مواد چسبنده را از داخل محفظه و مارپیچ حذف کرده و از گرفتگی و کاهش کارایی سیستم جلوگیری می‌کنند.
- کاورها و درپوش‌ها: کاورها و درپوش‌ها از ورود گردوغبار به داخل محفظه یا خروج مواد جلوگیری کرده و ایمنی و تمیزی محیط را تضمین می‌کنند.
- اینورترها: اینورترها سرعت چرخش موتور را کنترل کرده و با بهینه‌سازی عملکرد، مصرف انرژی را کاهش داده و کارایی سیستم را بهبود می‌بخشند.
کاربردهای نوار نقاله حلزونی
نوار نقاله حلزونی برای جابجایی مواد پودری، دانه‌ای و خمیری در صنایع مختلف کاربرد دارد. در این بخش به کاربردهای آن می‌پردازیم.
- صنعت معدن: نوار نقاله حلزونی برای انتقال مواد معدنی پودری مانند خاکستر، گچ یا زغال‌سنگ در فرآیندهای استخراج و فرآوری به کار می‌رود.
- صنعت سیمان: این سیستم در جابجایی کلینکر، سیمان و مواد خام در خطوط تولید کارخانه‌های سیمان استفاده شده و کارایی بالایی دارد.
- صنعت کشاورزی: نوار نقاله حلزونی برای انتقال غلات، دانه‌ها، خوراک دام و کود در انبارها و مزارع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- صنعت شیمیایی: این سیستم برای جابجایی مواد پودری یا گرانوله مانند کود شیمیایی و پلیمرها در فرآیندهای تولید شیمیایی به کار می‌رود.
- صنعت بازیافت: نوار نقاله حلزونی در انتقال مواد خردشده مانند پلاستیک یا کاغذ در مراکز بازیافت استفاده شده و فرآیند تفکیک را تسهیل میکند.
- صنعت غذایی: این سیستم برای جابجایی مواد غذایی پودری مانند آرد، شکر یا ادویه‌جات در صنایع غذایی به کار رفته و بهداشتی است.
- صنعت فاضلاب: نوار نقاله حلزونی در تصفیه‌خانه‌ها برای انتقال لجن و مواد جامد از فرآیند تصفیه استفاده شده و کارایی را افزایش می‌دهد.
مزایای استفاده از نوار نقاله حلزونی
بدون شک استفاده از نوار نقاله حلزونی در کنار کارایی‌هایش، مزایای خاص خود را نیز دارد. در این بخش به مزایای آن اشاره می‌کنیم.
- ساختار بسته: ساختار بسته نوار نقاله حلزونی از پراکندگی مواد و آلودگی محیط جلوگیری کرده و برای محیط‌های حساس مناسب است.
- طراحی ساده: طراحی ساده این سیستم نصب و نگهداری آن را آسان کرده و هزینه‌های عملیاتی را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.
- انعطاف‌پذیری: نوار نقاله حلزونی در مسیرهای افقی، شیب‌دار یا عمودی قابل استفاده بوده و با نیازهای مختلف سازگار است.
- مصرف انرژی پایین: این سیستم به دلیل طراحی بهینه و اصطکاک کم، انرژی کمی مصرف کرده و هزینه‌های انرژی را کاهش می‌دهد.
- مناسب برای مواد پودری: نوار نقاله حلزونی برای جابجایی مواد دانه‌ای یا خمیری ایده‌آل بوده و در صنایع مختلف کاربرد دارد.
معایب استفاده از نوار نقاله حلزونی
نوار نقاله حلزونی با وجود مزایا، محدودیت‌هایی مانند سایش مارپیچ و ظرفیت محدود دارد. در این بخش به معایب استفاده از این نوار نقاله می‌پردازیم.
- محدودیت در انتقال مواد چسبنده: مواد بسیار چسبناک ممکن است به مارپیچ بچسبند و باعث گرفتگی یا کاهش کارایی سیستم شوند.
- سایش مارپیچ: مواد ساینده می‌توانند باعث فرسودگی سریع مارپیچ شوند و نیاز به تعویض یا تعمیر مکرر را افزایش دهند.
- محدودیت زاویه شیب: برای شیب‌های بیش از 45 درجه، کارایی نوار نقاله حلزونی کاهش یافته و انتقال مواد دشوار می‌شود.
- ظرفیت محدود: این سیستم برای حجم‌های بسیار بالای مواد مناسب نبوده و در مقایسه با سایر سیستم‌ها ظرفیت کمتری دارد.
- نیاز به تمیزکاری منظم: برای جلوگیری از گرفتگی و حفظ کارایی، نوار نقاله حلزونی نیاز به تمیزکاری منظم و مداوم دارد.
ظرفیت انتقال مواد در نوار نقاله حلزونی
ظرفیت انتقال مواد در نوار نقاله حلزونی، تحت تاثیر شرایط خاصی است و نمی‌توان ظرفیت مشخصی برای آن تعریف کرد. در ادامه بیشتر در مورد این موضوع صحبت می‌کنیم.
- قطر و گام مارپیچ: مارپیچ‌های با قطر و گام بزرگ‌تر ظرفیت بیشتری برای انتقال مواد فراهم می‌کنند، زیرا فضای بیشتری برای جابجایی مواد دارند.
- سرعت چرخش: سرعت چرخش مارپیچ، که معمولاً بین 50 تا 200 دور در دقیقه است، مستقیماً بر میزان مواد منتقل‌شده در واحد زمان تاثیر می‌گذارد.
- نوع ماده: چگالی و اندازه ذرات مواد، مانند پودر یا گرانول، بر ظرفیت انتقال اثر گذاشته و مواد سنگین‌تر ظرفیت را محدود می‌کنند.
- زاویه شیب: شیب‌های بیشتر در مسیر انتقال، به‌ویژه بیش از 45 درجه، باعث کاهش ظرفیت نوار نقاله حلزونی به دلیل نیروی گرانش می‌شوند.
- به طور کلی، ظرفیت نوار نقاله‌های حلزونی از چند کیلوگرم تا چند ده تن در ساعت متغیر است و برای مثال، در صنایع سیمان، این سیستم‌ها قادر به انتقال تا 50 تن مواد پودری در ساعت هستند.
مطالب مرتبط: نوار نقاله معدنی چیست؟ | معرفی انواع کانوایر صنعتی و کاربردها
مقایسه نوار نقاله حلزونی با نوار نقاله تسمه ای و نوار نقاله زنجیری
نوار نقاله حلزونی برای مواد پودری و محیط‌های بسته مناسب است، اما ظرفیت و دوام آن کمتر از نوار نقاله زنجیری است. نوار نقاله تسمه‌ای برای مواد سبک و سرعت بالا بهتر عمل میکند، در حالی که نوار نقاله زنجیری برای مواد سنگین و شرایط خشن ایده‌آل است. در جدول زیر مقایسه این سه نوار نقاله را می‌بینید.
| ویژگی | نوار نقاله حلزونی | نوار نقاله تسمه‌ای | نوار نقاله زنجیری |
| مواد قابل حمل | پودری، دانه‌ای، خمیری | سبک، غیرساینده | سنگین، ساینده، داغ |
| ساختار | بسته، محفظه‌دار | باز، تسمه‌ای | باز، زنجیری |
| دوام | متوسط (سایش مارپیچ) | متوسط | بسیار بالا |
| هزینه اولیه | پایین | متوسط | بالا |
| سرعت | کند | سریع | کند |
| انعطاف‌پذیری مسیر | افقی، شیب‌دار، عمودی | عمدتاً افقی | مستقیم، منحنی، شیب‌دار |
| نگهداری | نیاز به تمیزکاری | تعویض تسمه | روانکاری زنجیر |
نمونه‌های کاربردی در صنعت معدن ایران و جهان
نوار نقاله حلزونی در صنعت معدن برای انتقال مواد پودری و دانه‌ای مانند خاکستر، گچ و زغال‌سنگ استفاده می‌شود. این سیستم به دلیل ساختار بسته و کارایی بالا در معادن ایران و جهان کاربرد گسترده‌ای دارد. از جمله:
معدن سنگ‌آهن گل‌گهر (ایران)
نوار نقاله حلزونی در این معدن برای انتقال خاکستر و مواد پودری حاصل از فرآیند خردایش به واحدهای فرآوری استفاده شده و به دلیل ساختار بسته، از پراکندگی مواد جلوگیری میکند.
معدن مس سرچشمه (ایران)
در این معدن، اسکرو کانوایرها برای جابجایی مواد پودری و گرانوله در فرآیند تغلیظ و انتقال به بخش‌های مختلف کارخانه فرآوری به کار می‌روند.
کارخانه‌های سیمان تهران (ایران)
نوار نقاله‌های حلزونی در این کارخانه‌ها برای انتقال مواد خام پودری مانند سنگ آهک و کلینکر در خط تولید سیمان استفاده شده و کارایی بالایی دارند.
معدن سرب و روی انگوران (ایران)
این معدن از اسکرو کانوایرها برای جابجایی مواد پودری استخراج‌شده به واحدهای خردایش و فرآوری بهره می‌برد، که سرعت فرآیند را افزایش می‌دهد.
معادن زغال‌سنگ استرالیا (جهان)
نوار نقاله‌های حلزونی در معادن زغال‌سنگ استرالیا برای انتقال خاکستر و مواد پودری به انبارها یا واحدهای فرآوری استفاده شده و در شرایط سخت عملکرد مطلوبی دارند.
معادن مس شیلی (جهان)
در معادن مس بزرگ شیلی، مانند معدن چوکی‌کاماتا، اسکرو کانوایرها برای جابجایی مواد پودری در فرآیند فرآوری و انتقال به کارخانه‌ها به کار می‌روند.
صنعت سیمان هند (جهان)
کارخانه‌های سیمان هند از نوار نقاله‌های حلزونی برای انتقال مواد خام پودری و کلینکر در خطوط تولید استفاده می‌کنند، که هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.
معادن طلا و پلاتین آفریقای جنوبی (جهان)
در این معادن، اسکرو کانوایرها برای انتقال مواد پودری و دانه‌ای در فرآیند استخراج و فرآوری به کار رفته و به بهبود راندمان کمک می‌کنند.
سخن آخر
نوار نقاله حلزونی (اسکرو کانوایر) به دلیل طراحی ساده، هزینه کم و توانایی انتقال مواد پودری و دانه‌ای، یکی از پرکاربردترین سیستم‌ها در صنایع مختلف، به‌ویژه معدن و سیمان، است. این سیستم با ساختار بسته، از پراکندگی مواد جلوگیری کرده و برای محیط‌های حساس مناسب است.
با این حال، انتخاب اسکرو کانوایر باید با توجه به نوع ماده، ظرفیت موردنیاز و شرایط محیطی انجام شود. در ایران و جهان، این سیستم نقش مهمی در بهبود بهره‌وری و کاهش هزینه‌های عملیاتی ایفا میکند.