Снижение травмирования зерна и увеличение срока службы деталей технологического и транспортного оборудования при соблюдении условий взрывобезопасности является актуальной задачей. Одним из направлений решения данной задачи является применение полимерных материалов.

При перемещении больших масс зерна различными видами транспортного оборудования, в том числе нориями и по самотечным трубопроводам, с одной стороны, происходит интенсивный износ отдельных участков оборудования вплоть до образования сквозных отверстий, с другой, зерно в этих же участках подвергается значительному травмированию. Как показывает опыт, зерновые самотеки с толщиной стенок 2-3 мм на наиболее нагруженных участках изнашиваются в течение 6-8 мес. Наименьший срок службы имеют самотеки, по которым транспортируется зерно с крупными минеральными примесями, а также такие культуры, как рис и кукуруза.

Интенсивный износ отдельных участков оборудования не только приводит к резкому сокращению срока его службы, а из-за сколления пыли может стать одной из причин возникновения пожаровзрывоопасной ситуации. Другой причиной возникновения взрывов может быть повышенное содержание в зерновой массе травмированных зерен. Если учесть, что при приемке и послеуборочной обработке каждая партия зерна, в среднем до 3-5 раз перемещаясь нориями, подвергается динамическому сжатию кромкой металлического ковша в башмаке норий; 6-12 раз со скоростью до 6 м/с ударяется о днище бункеров, со скоростью, достигающей 10 м/с, до 30 раз ударяется на поворотных участках самотеков и, наконец, с высоты 30 м падает в силосы, то можно представить, до какой степени травмируется зерно при закладке на хранение и насколько возрастает вероятность его самовозгорания.

Травмирование зерна при транспортировании норией с металлическими ковшами производительностью 100 т/ч

Культура	Содержание травмированных зерен, %
	битые (зерн. примесь)			проход сита 1 мм (сорн.прим)
	в исх.  зерне	после   нории	увеличение,  раз	в исх.  зерне	после  нории	увеличение,  раз
РОЖЬ, W=13.6%	1.30	3.33	2.6	0.01	0.43	43.0
ЯЧМЕНЬ, W=13.0%	0.90	1.73	1.9	0.02	0.30	15.0
ОВЕС, W=13.0%	0.27	0.43	1.6	0.01	0.25	25.0

        По данным лаборатории взрывобезопасности ЦНИИПЗП, в 22% случаев местом возникновения первичных взрывов являются нории на элеваторах, в 24% - на мукомольных заводах, в 28% - на комбикормовых заводах. Так, в 1971 - 1991 гг. на предприятиях отрасли хлебопродуктов РФ в результате ударов металлических ковшей о норийные трубы произошло 11 взрывов пылевоздушной смеси. При этом травмировано 36 человек, из них 14 - погибли.

Предпосылками для применения полимерных материалов в отрасли хлебопродуктов послужило следующее:

- во - первых, положительный опыт эксплуатации оборудования из полимерных материалов за рубежом. Так, в США, Англии, Канаде, Японии, Германии и ряде других стран с начала 70 -х годов в зерновых нориях стали применять ковши из различных полимерных материалов. Производством полимерных ковшей занимаются такие фирмы, как “Брайм” (Англия), “Трипетт и Рено” (Франция), “Тапко”, “Вибстер”, Каргилл”, “Максилифт” (США). Кроме того, из полимерных материалов изготавливают футеровочные листы для самотеков, срок службы которых, по данным фирмы “Каргилл”, составляет более 20 лет, а также сита для сепараторов и даже отдельные зернохранилища;

- во - вторых, развитие отечественной химической промышленности. В настоящее время известно более 2000 марок полимерных материалов технического назначения. Например, осуществлено опытное производство норийных ковшей, отливаемых из поликапроамида и сополимера. Кроме этого, в продовольственном машиностроении и элеваторной промышленности используется следующее оборудование из полимерных материалов: подшипники, зубчатые колеса, винтовые и лотковые спуски, питающие трубы и патрубки, детали самотеков и материалопроводов.

К сожалению, эти разработки пока не нашли широкого практического применения. Одной из причин явилось то, что при разработках не были учтены многие требования, предъявляемые к оборудованию зерноперерабатывающих предприятий, такие, например. как: электростатическая искробезопасность (полимерным материалам свойственно накапливать статическое электричество), устойчивость к воздействию растительных масел и микроорганизмов, эксплуатация в широком диапазоне температур, ремонтопригодность и др.

Для обеспечения необходимого срока службы оборудования износостойкость должна быть не ниже, а, наоборот, выше по сравнению со сталью. Чтобы выбрать конкретную марку полимерного материала по критерию износостойкости были проведены стендовые и производственные испытания полимерных материалов, моделирующие ударно-истирающие воздействия зерновой массы при транспортировании зерна по самотекам и нориям. Контролем при этом служили образцы стали Ст-3 и полиуретан “Рино-Хайд”, выпускаемый фирмой “Каргилл”. Результаты исследований показали, что износостойкость отечественного полиуретана на порядок выше по сравнению со сталью и находится на уровне полиуретана “Рино-Хайд”.

Испытания самотеков квадратного и круглого сечения диаметром 300 мм, футерованных полиуретаном, проведены на технологических линиях Славянского комбината хлебопродуктов Краснодарского края и Московского мелькомбината №3 при перемещении 120-185 тыс. тонн зерна пшеницы и риса со скоростью 3,5 - 8,0 м/с. Испытания подтвердили высоую износостойкость полиуретана и целесообразность применения полимерных материалов на участках интенсивного износа оборудования.

Сравнение результатов многократных соударений зерен пшеницы, риса и кукурузы с металлическим и полимерным экраном показало значительное снижение травмирования при использовании полимера. Так, при количестве соударений от 5 до 20 при скоростях 6 и 9 м/с, что соответствует параметрам отдельных этапов технологического процесса, битых зерен пшеницы, риса и кукурузы при ударе об полимерный экран было в 1,5 - 2 раза меньше по сравнению со стальным экраном, а для пересушенного зерна кукурузы эта разница достигала 5 раз.

На основании исследований изготовлены опытные партии полимерных ковшей и футеровочных износостойких листов для защиты от интенсивного износа деталей технологического и транспортного оборудования. Результаты испытаний, проведенные Московской МИС, показали высокую эффективность разработанных изделий.

Производственные проверки в различных регионах страны установили, что применение полимерных ковшей в нориях для транспортировки семян, зерна и продуктов его переработки:

- обеспечивает взрывобезопасность норий, так как при задевании полимерных ковшей о норийную трубу не высекается искра;

- практически предотвращает травмирование семян и зерна;

- снижает на 20% расход электроэнергии за счет того, что масса полимерных ковшей в 2-3 раза меньше по сравнению с металлическими.

Применение износостойких футеровочных листов позволило в 5-10 раз увеличить срок службы деталей самотечного трубопровода, тем самым предотвращая выделение пыли из изношенных труб в рабочее помещение.

Серийное производство изделий из полимерных материалов осуществляет ООО ”АГРОПОЛИМЕР”. Одной из последних наиболее удачных разработок ООО ”АГРОПОЛИМЕР” можно считать антиадгезионное износостойкое покрытие, которое позволяет предотвратить налипание муки и других трудносыпучих продуктов на стенки железобетонных и металлических бункеров, а также защитить металлические бункера от коррозии, а железобетонные - от разрушения.

Внедрение полимерных изделий на предприятия по хранению и переработке зерна одобрено и рекомендовано Госгортехнадзором РФ, Государственной хлебной инспекцией и Минсельхозпродом России.

Полимерные норийные ковши, износостойкие футеровочные листы и антиадгезионное покрытие применяют десятки предприятий России и стран СНГ, например, Орловский, Новосибирский, Мурманский, Набережно-Челнинский, Казанский, Омский, Челябинский, Оренбургский и многие другие комбинаты хлебопродуктов. Указанная продукция эффективно используется также на птицефабриках, пивзаводах и хлебозаводах.

Специалисты отечественных машиностроительных заводов по выпуску оборудования для зерноперерабатывающих предприятий должным образом оценили высокую эффективность изделий из полимерных материалов и стали широко использовать их в транспортирующем оборудовании. Так, ОАО ”Мельинвест” выпускает нории производительностью от 5 до 40 т/ч, которые укомплектованы полимерными ковшами, а головка и башмак нории зафутерованы износостойкими полимерными листами. Кропоткинский машиностроительный завод выпускает скребковый транспортер У10 - ТСЦ - 60 с полимерными скребками; ОАО Саратовский машиностроительный завод “Элеватормельмаш” - шелушильные машины МШ-034П “Лада” с использованием полиуретановых дек вместо резиновых; СП “СОВОКРИМ” - нори с полимерными ковшами производительностью 5т/ч.

В планах совместных разработок специалистов ООО “АГРОПОЛИМЕР” и машиностроительных заводов предусмотрены такие изделия, как шестерни для вальцевых станков, отводы для пневмотранспортных сетей, полимерные ковши для норий производительностью 1 т/ч, рамки для рассевов и многое другое.

В планы Депстройсоцразвития Минсельхозпрода России включено издание и рассылка рекомендаций по применению выпускаемых ООО ”АГРОПОЛИМЕР” изделий из полимерных материалов на предприятия по хранению и переработке зерна и другим отраслям агропромышленного комплекса, что будет способствовать более эффективному использованию специалистами полимерных изделий.

Использование изделий из полимерных материалов позволяет повысить уровень взрывобезопасности предприятий по хранению и переработке зерна, улучшить санитарно-гигиенические условия рабочих помещений и количественно-качественную сохранность зерна. При этом следует отметить значительное снижение затрат электроэнергии, увеличение срока службы оборудования и сокращение материальных и трудовых затрат на эксплуатацию технологического и транспортного оборудования.