李維強(qiáng)

（上海海豐米業(yè)有限公司，江蘇 大豐 224153）

清糠倉(cāng)內(nèi)的物料在出料過(guò)程中， 有時(shí)會(huì)在出料口上方形成“料拱”， 即“結(jié)拱”或“架橋”。 料拱的形成是由于粉料之間的相互粘結(jié)或大塊物料在出料時(shí)偶然連結(jié)所致。料拱是特別有害的因素，它不但破壞了料倉(cāng)工作的可靠性， 導(dǎo)致物料流動(dòng)的中斷， 而且在破拱時(shí)物料塌下的瞬間還會(huì)對(duì)倉(cāng)壁產(chǎn)生很大的壓力，從而影響物料卸出，破壞散裝機(jī)裝卸的連續(xù)性。

1 粉狀物料結(jié)拱因素

料倉(cāng)中物料結(jié)拱有三個(gè)方面的因素： 一是料倉(cāng)設(shè)計(jì)不合理，不適應(yīng)物料本身的性質(zhì)；二是料倉(cāng)安裝位置所限，不適應(yīng)物料性質(zhì)；三是物料的存儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在自重作用下固結(jié)，自行鎖死。

1.1 料倉(cāng)設(shè)計(jì)不合理

一般料倉(cāng)上部結(jié)構(gòu)為方形或圓形，下部呈錐形（圓錐或者是變截面）。由于物料在自身重力、含水量、粒度分布、粘性、休止角和與倉(cāng)壁之間的摩擦系數(shù)等性質(zhì)的綜合影響下需要的錐面角度（半頂角）小于料倉(cāng)設(shè)計(jì)的錐體角度（半頂角），以及料倉(cāng)出口過(guò)小，從而導(dǎo)致了料倉(cāng)中物料的結(jié)拱?？梢哉f(shuō)這種結(jié)拱是設(shè)計(jì)失誤所致。

1.2 料倉(cāng)安裝位置所限

料倉(cāng)作為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的一種設(shè)備， 其設(shè)計(jì)需要匹配整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)，料倉(cāng)的安裝空間不會(huì)無(wú)限大，料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（半頂角、料斗大小和料斗形狀等）就會(huì)受到一定的限制， 從而在某種程度上增加了料倉(cāng)結(jié)拱幾率。

1.3 物料的存儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

由于物料存在“自壓實(shí)”現(xiàn)象，物料的存儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，沒(méi)有及時(shí)清空，導(dǎo)致物料之間接觸更緊密，流動(dòng)性變差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)纬伞鞍褰Y(jié)”自行鎖死。

2 物料的流動(dòng)形式

物料的流動(dòng)形式是料倉(cāng)的流動(dòng)性的外在體現(xiàn)。整體流和中心流作為這兩種流動(dòng)形式分別代表了料倉(cāng)的不同流動(dòng)性。整體流是指物料整體往下移動(dòng)，均勻的排隊(duì)流出卸料口，沒(méi)有任何死區(qū)。這是比較理想的料倉(cāng)流動(dòng)形式。 中心流是指物料靠近料倉(cāng)壁基本上形成死區(qū)不參與流動(dòng)， 只是料倉(cāng)中間部位的物料往出料口方向移動(dòng)，流出料倉(cāng)，形成中心流，也有的將中心流稱之為“鼠洞”流，這種流動(dòng)形式，降低了料倉(cāng)的實(shí)際應(yīng)用效果，生產(chǎn)效率低下。整體流是工藝實(shí)現(xiàn)過(guò)程中最理想的流動(dòng)狀態(tài)。預(yù)防結(jié)拱，就需要采取一定措施使物料成整體流動(dòng)狀態(tài)。

3 預(yù)防結(jié)拱

預(yù)防結(jié)拱需從三方面入手， 一是合理設(shè)計(jì)料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)形式，二是選取合適的料倉(cāng)材料，三是采取合適的料倉(cāng)加工工藝。

3.1 結(jié)構(gòu)形式

目前常見(jiàn)的料倉(cāng)外形結(jié)構(gòu)有圓筒、方形和矩形，在卸料截面積相同條件下， 形狀不同的料倉(cāng)結(jié)構(gòu)卸料能力也不同，因?yàn)榉叫蝹}(cāng)在交接處容易形成死角，而圓形倉(cāng)無(wú)此弊病，并且圓形倉(cāng)利于物料卸出，故圓形倉(cāng)比方形倉(cāng)和矩形倉(cāng)結(jié)構(gòu)圓滑，死角較少，在同樣的面積下，圓形倉(cāng)的流通性要好。料斗處盡量選用雙曲線形式。針對(duì)物料的特性和現(xiàn)場(chǎng)安裝空間。盡量加大出料口尺寸和選取合適的半頂角。 大型料倉(cāng)要采用“減壓錐”，或采用多出口等措施，使物料順暢流出。 對(duì)易于固結(jié)的物料，在出料口上方設(shè)置擋板，使物料從擋板四周流向出料口， 這樣減輕了出料口處的物料壓力，減小了固結(jié)傾向，因此不易結(jié)拱。

3.2 材質(zhì)

物料與倉(cāng)壁的摩擦系數(shù)是影響物料流通性的眾多因素之一，所以在保證料倉(cāng)強(qiáng)度的要求、物料對(duì)料倉(cāng)材質(zhì)要求和參考經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下， 盡量選用摩擦系數(shù)較小的材質(zhì)。 改變料倉(cāng)內(nèi)壁的材料可以有效預(yù)防結(jié)拱，料倉(cāng)的內(nèi)壁表面材料越光滑，物料與料倉(cāng)的摩擦力就會(huì)越小， 阻力也就越小， 物料就會(huì)越容易流動(dòng)，從而一定程度上抑制結(jié)拱，因此，只要在滿足強(qiáng)度的前提下， 采用不銹鋼材質(zhì)能降低倉(cāng)內(nèi)表面的摩擦系數(shù)，進(jìn)而解決堵塞問(wèn)題，降低物料與料倉(cāng)內(nèi)壁表面之間的滑動(dòng)阻力，從而起到防拱作用。

3.3 科學(xué)的料倉(cāng)加工工藝

在滿足設(shè)計(jì)工藝和加工工藝要求的前提下，料斗的傾角盡量大，出料口尺寸也可以適當(dāng)增大，另外料斗出口的形狀最好設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形， 因?yàn)殚L(zhǎng)方形的出口比圓形出口不容易結(jié)拱，或者從某個(gè)角度出發(fā)，改進(jìn)卸料裝置，這些都可以有效防止結(jié)拱，采用一定的結(jié)構(gòu)形式，使物料出口處處于一定的負(fù)壓，從而使物料在自重的作用下順暢流出。

對(duì)于一些儲(chǔ)料容量比較大的料倉(cāng)， 通常在料斗的中下部位置加改流體， 其作用就是改善料斗內(nèi)物料的流動(dòng)形態(tài)， 減輕物料在流出時(shí)對(duì)料倉(cāng)出口的壓力，改流體可以是水平的擋板、垂直的擋板或傾斜的擋板， 水平的擋板在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)上方會(huì)形成一個(gè)物料堆，容易變質(zhì)結(jié)塊。 為了防止這種情況發(fā)生，將擋板結(jié)構(gòu)做成一個(gè)圓錐形，這就是常說(shuō)的減壓錐。減壓錐下部會(huì)形成一個(gè)環(huán)形空間， 可以減少物料的壓力， 垂直和傾斜的擋板可以消除部分物料間的橫向壓力，物料被分成幾股料流分別流出，減小了它們間的摩擦力和剪切力，從而減少了結(jié)拱的可能性，使出口物料形態(tài)比較松散，有利于流出。

4 破拱方法

盡管在設(shè)計(jì)中采取了一定預(yù)防結(jié)拱措施， 但生產(chǎn)過(guò)程中還是會(huì)出現(xiàn)一定的結(jié)拱現(xiàn)象。 這就需要采用一定的破拱方案，使物料順暢流動(dòng)。

破拱的原理是消除或削弱料拱線垂直面上的壓應(yīng)力，減小物料之間，物料與倉(cāng)壁之間的摩擦力。 常用的破拱方法有： 人工破拱、 機(jī)械振動(dòng)法及其他措施。用機(jī)械的方式使料倉(cāng)及倉(cāng)內(nèi)物料振動(dòng)，可以有效地防止結(jié)拱。

4.1 人工破拱

當(dāng)遇到起拱情況時(shí)，最傳統(tǒng)，最原始的破拱辦法是靠人工實(shí)現(xiàn)。 一般情況下在料倉(cāng)卸料口的斜壁上預(yù)留若干個(gè)孔，一旦料倉(cāng)起拱，即用工具插入倉(cāng)內(nèi)靠人工捅動(dòng)，使物料拱卸落。 該方法簡(jiǎn)單方便靈活，費(fèi)用低，但破拱效果差，而且人工疏通費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，易污染環(huán)境，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)破拱，并且在疏通物料后，可能會(huì)有大量的物料下沖，易產(chǎn)生泄漏、粉塵污染等，存在很大的安全問(wèn)題。 人工破拱在一些小型工廠或試驗(yàn)臺(tái)等非自動(dòng)化系統(tǒng)中還有出現(xiàn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械自動(dòng)化程度的提高，各種新的破拱方法和破拱裝置應(yīng)運(yùn)而生。

4.2 機(jī)械破拱

在料倉(cāng)中加入攪拌設(shè)施，使物料動(dòng)起來(lái)。有垂直式和水平式。

垂直式是指將帶葉片的豎直軸放入倉(cāng)中， 在電動(dòng)機(jī)的作用下，葉片攪動(dòng)著物料運(yùn)動(dòng)。水平式是指將帶攪拌器的水平軸放入倉(cāng)中，在電動(dòng)機(jī)的作用下，葉片攪動(dòng)著物料運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)攪拌，使物料形成流動(dòng)狀態(tài)，缺點(diǎn)是消耗一定能源，有一定盲區(qū)。

4.3 振動(dòng)破拱

機(jī)械振動(dòng)破拱法有兩種基本形式， 即振動(dòng)倉(cāng)壁和直接振動(dòng)倉(cāng)內(nèi)的物料。 將振動(dòng)器安裝在料倉(cāng)錐體部分的倉(cāng)壁上，對(duì)倉(cāng)壁進(jìn)行振動(dòng)，達(dá)到防拱破拱及清倉(cāng)的目的。常用的振動(dòng)器類型有氣動(dòng)式、電磁式和偏心旋轉(zhuǎn)式三種。 氣動(dòng)活塞振動(dòng)器是用錘頭振打倉(cāng)壁的外表面。電磁振動(dòng)器與其類似，兩者均垂直于倉(cāng)壁產(chǎn)生振動(dòng)。偏心旋轉(zhuǎn)振動(dòng)器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，它是將高速旋轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生的慣性力傳遞給倉(cāng)壁使之產(chǎn)生振動(dòng)。 與其他類型振動(dòng)器相比，其振幅小、頻率高。

另一種破拱的方法是直接振動(dòng)倉(cāng)內(nèi)物料。 這種設(shè)備叫做“倉(cāng)底振動(dòng)卸料器”。 振動(dòng)卸料器不但能夠通過(guò)振動(dòng)防拱破拱， 而且在一定范圍內(nèi)可以通過(guò)改變工作參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)物料卸出量。 其振動(dòng)頻率一般在25～50 Hz 之間。 需要注意的是，采用機(jī)械振動(dòng)法破拱出倉(cāng)時(shí)， 振動(dòng)器最好與料倉(cāng)閘門或給料機(jī)連鎖起來(lái)，使振動(dòng)器只在閘門打開(kāi)時(shí)才工作。如果振動(dòng)器在閘門關(guān)閉時(shí)工作， 料倉(cāng)下部的物料可能會(huì)因受振而變得更加密實(shí)，出倉(cāng)更加困難。

5 結(jié)論

對(duì)于料倉(cāng)的使用來(lái)說(shuō), 防止“結(jié)拱”是主要的、積極的；而破拱是消極的，是防“結(jié)拱”無(wú)效時(shí)所采取的必要補(bǔ)救措施。 如果我們能在倉(cāng)型和卸料孔設(shè)計(jì)上，較好按防結(jié)拱要求去做，就能最大限度地防止或減少“結(jié)拱”現(xiàn)象?！敖Y(jié)拱” 現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是極其復(fù)雜的，諸如物料含水率、物料的粒度、物料貯存時(shí)間、物料表面形狀、物料密實(shí)度、物料的內(nèi)、外摩擦系數(shù)、料倉(cāng)的材質(zhì)等，均會(huì)對(duì)物料“結(jié)拱”產(chǎn)生影響。本文僅對(duì)“結(jié)拱”及破拱措施初步探討。 由于料倉(cāng)結(jié)拱的問(wèn)題比較突出，很多廠家都設(shè)計(jì)了一些破拱方案，甚至申請(qǐng)了專利。但是各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前各個(gè)方案都有自己的適用場(chǎng)合和不利場(chǎng)所。 破拱仍需業(yè)內(nèi)同行針對(duì)不同的物料和適用場(chǎng)合進(jìn)行探索。