淺析漸成風向標的立式粉罐半掛車

安徽開樂專用車輛股份有限公司 朱學平

技術與產品

淺析漸成風向標的立式粉罐半掛車

安徽開樂專用車輛股份有限公司 朱學平

立式粉粒物料運輸半掛車流化元件小，運輸物料范圍廣、物料殘余率低，漸已成為粉罐車發展的風向標。故此針對該類產品的罐體結構、卸料特征及應用場合進行了論述，并對其技術現狀及發展趨勢進行了初淺分析。

粉罐定義

粉粒物料運輸半掛車簡稱為粉罐半掛車，是用于運輸散裝粉粒物料介質的罐式運輸半掛車。該類車型裝備有專用裝置，通過充入壓縮空氣使罐體內的粉粒物料流態化，再經管道輸送到一定距離和高度，卸料到指定的容器或場地。根據運輸介質堆積密度的不同，可分為低、中、高密度三種物料類型的粉罐半掛車。按罐體結構的不同，還可分為臥式、立式、舉升式三種類型的粉罐半掛車。

臥式粉罐半掛車，罐體內底部設置有流化床裝置，罐體前、后傾角與水平面夾角小于粉粒物料的安息角，大于臨界流化角度，物料流態化（呈擬流體狀）后流動到出料口處，通過使用氣力輸送的方式進行卸料，罐體與半掛車行走機構永久性連接組成，由牽引車拖掛。

立式粉罐半掛車（如圖1），其罐體為水平柱狀筒體與多個豎直倒置錐倉相貫組合，錐倉與水平面最小夾角須大于粉粒物料的安息角，物料依靠重力流動到出料口處，通過使用氣力輸送的方式進行卸料，罐體與半掛車行走機構永久性連接組成，由牽引車拖掛。

舉升式粉罐半掛車，罐體可舉升角度大于粉粒物料的安息角，物料主要依靠重力流動到出料口處，或通過使用氣力輸送的方式進行卸料，罐體與半掛車行走機構是通過前端舉升裝置和尾部旋轉軸永久性連接組成，由牽引車拖掛。

主要結構

1.罐體結構

立式粉罐半掛車罐體為直筒加多個倒置的圓錐組成，制作工藝復雜，錐倉與上部直筒體之間采用圓弧切線過渡，杜絕了罐內的死角存在，有效防止了物料掛壁、堆積現象。根據使用及容積需求，立式粉罐半掛車可做成單倉、雙倉、三倉、四倉等結構。圖2為A型立式粉罐半掛車，其罐體的前、后封頭均為豎直放置，具有容積利用率高、封頭處筒體易于加工等特點。各個錐倉既可裝運同種物料，也可裝運不同物料。例如同一飼養廠養殖有不同的牲畜，需要配送不同的飼料，故各個錐倉便可裝運不同的飼料。錐倉之間通過隔倉板完全或非完全隔開，一般情況下，錐倉之間并非完全隔開，各錐倉若需裝運不同物料，才會在設計制作中考慮錐倉間進行完全分隔。

圖3為兩倉結構立式粉罐半掛車的B型罐體結構，封頭傾斜放置，具有筒體強度高的優點，但存在封頭處筒體不便加工制造、容積利用率低等缺點。

另有兩種在國內不常見的C型和D型立式粉罐半掛車（如圖4、圖5）。C型立式粉罐半掛車罐體整個前、后封頭十分對稱美觀，通過外筒體和封頭包裹著各個錐體，具有便于制作的優點，但相對而言其自重大，不利于產品的輕量化；D型立式粉罐半掛車罐體各個錐體裸露，自重輕，但罐體和車架強度低，容積利用率也偏低。由于這兩種立式粉罐半掛車的弊端較為突出，目前在國內幾乎看不到。

2.車架

立式粉罐半掛車的車架一般為兩段式，罐體采用全承載式結構。分段式車架可提高罐體與車架合攏時的工藝性，降低合攏的難度，同時可減輕車架自重，有利于產品的輕量化。前車架延伸到第一錐的后側，縱梁呈弧狀非規則形態。后車架從第一個隔倉板處延伸到后尾，縱梁呈收縮狀態。為提高前、后封頭處車架的強度，前后封板做成弧形、且一般情況下與封頭相切，以提高車架與罐體結構的強度。

3.進氣管道

立式粉罐半掛車的進氣管道的進氣原理與臥式粉罐半掛車的基本一致，通過主進氣管道的止回閥后流經各個錐倉。管道上布置的閥門有壓力表、安全閥、泄壓閥、各倉進氣閥等。最大工作壓力為0.2MPa，超出壓力時將從安全閥自動排氣，以保證罐車在額定壓力內工作。由于立式粉罐半掛車錐倉數量較臥式粉罐半掛車、舉升式粉罐半掛車多，進氣管道的進氣分支相對較多，故結構較為復雜，操作上也相對繁瑣。

4.出料管道

立式粉罐半掛車的出料管道可采用上出料方式或下出料方式，這兩種方式各有優缺點。上出料方式的優點為罐體容積利用率高、裝載量大，質心低、車輛行駛穩定，出料管道及出料蝶閥便于安裝、維護；缺點是卸料后稍有殘余，比如運輸面粉，6個錐倉的殘余量約為20kg，若過段時間再運輸時，必須對料倉進行清理（由于錐倉的流化床面積小，清理尚十分方便），以杜絕殘余面粉霉變而導致對罐內新裝面粉的污染。下出料方式的優點為物料殘余量低，可實現物料的零殘余；缺點為容積利用率低、裝載量小，質心高、車輛行駛穩定性差，出料管道及出料蝶閥不易于維護。由于下出料結構的出料管道在設計時需考慮離地間隙及避免與橋軸、分泵等干涉問題，因此下出料結構出料管道的設計及生產制造難度系數相對要大些。

5.流化元件

立式粉罐半掛車罐體錐倉底部的流化元件起到將空氣或其他氣體與散裝物料混合的作用，將混合的空氣或其他氣體與散裝物料達到一種擬流體的狀態（稱為氣-固兩項流），在壓力差的作用下通過卸料管道輸送到物料塔內或指定位置。目前常用的流化元件有錐形帆布式流化床及料斗助吹器，錐形帆布式流化床現已實現國產化，而料斗助吹器仍需要從國外進口。

卸料過程

1.卸料原理

粉罐半掛車的卸料原理為依靠壓縮氣體將裝載在密封罐內的物料流態化后，利用罐內外的壓力差將物料卸出的過程。其核心原理為氣力輸送技術，氣力輸送是利用氣流的能量在管道中輸送物料的一種輸送方式，分負壓氣力輸送系統和正壓氣力輸送系統，粉罐半掛車卸料過程為正壓輸送過程。

2.卸料性能

根據QC/T560-2008《散裝水泥車技術條件及性能試驗方法》規定，卸料能力的測試條件為：垂直高度15m，水平距離5m，在工作壓力為0.2MPa的條件下，平均卸料速度不小于1.2t/min，剩余率不大于0.3%。運輸其它介質時的相關行業標準正在制定中，一般要求卸料性能為在垂直高度15m，水平距離5m，工作壓力為0.2MPa的條件下，平均卸料速度應不小于1.0m3/min，剩余率應不大于0.1%。

3.卸料操作

卸料是通過罐體頂部的人孔或通過負壓抽吸系統將粉粒物料裝進罐內，加入到額定裝載量后，關閉頂部的人孔蓋。圖6為正在卸料狀態的立式粉罐半掛車，現以6倉立式粉粒物料運輸半掛車卸料操作說明為例進行介紹。

（1）檢查所有人孔蓋，確認處于正常關閉狀態；打開罐頂進氣閥，并確認其他所有閥門均處于關閉狀態；接通進氣軟管和卸料軟管。

（2）開啟氣源總開關，觀察罐體壓力表，當壓力升至0.2MPa時，依次開啟助吹閥、6倉進氣閥、6倉卸料閥，開始6倉卸料（此時可適當調整罐頂進氣閥開啟度，使其開啟約1/3處）。

（3）觀察壓力表，當表值明顯下降或卸料軟管抖動、聲音明顯變化時，說明6倉卸料完成，依次關閉6倉進氣閥、6倉卸料閥、助吹閥；然后開啟5倉進氣閥；

（4）當罐車壓力表壓力再次升至0.2MPa時，依次開啟助吹閥、5倉卸料閥，5倉卸料閥；當壓力表值明顯下降或卸料軟管抖動、聲音明顯變化時，說明5倉卸料完成，依次關閉5倉進氣閥、5倉卸料閥、助吹閥，然后開啟4倉進氣閥。

（5）按照上述步驟依次進行4倉卸料、3倉卸料、2倉卸料、1倉卸料，直至1倉卸料完成。

（6）從前至后依次開啟各倉進氣閥和卸料閥（約5～10s），同時關閉其他倉進氣閥和卸料閥，進行清倉作業；待全部清倉完畢，即可關閉氣源總開關，并打開排氣閥，直至壓力表的表值為0，卸料結束。

4.卸料特點

立式粉罐半掛車與國內目前常用的罐內為流化氣帶式的臥式粉罐半掛車相比具有如下優點。

（1）由于具有合理的罐體形狀以及先進的流化元件，使得卸料殘余率極低，甚至可達到零殘余，具有卸料徹底的優點。

（2）適用范圍廣，可以輸送流化性能不好的粉狀、顆粒狀物料，如面粉、超細粉煤灰、粗顆粒粉煤灰、重質純堿、飼料、花崗巖石料、PA66等。

主要用途

物料的散裝化節省了大量的包裝袋及包裝費用；省去了打包、堆包、裝車、卸車等多道工序，節約了大量的人工和成本費用；避免了物料在打包、搬運及倒包時的撒漏；消除了袋裝物料在流通過程中的污染問題。由于立式粉罐半掛車運輸物料范圍廣、物料殘余量低，在食品、化工等方面的市場應用前景廣闊。目前，立式粉罐半掛車主要用于運輸散裝粉狀、粒狀物質，如面粉、淀粉、純堿、飼料、花崗巖石料及各種礦粉或化工原料等，并能運用氣力輸送方式將罐內粉粒物料排出。

1.散裝面粉的運輸

面粉是一種由小麥磨成的粉末，按加工精度分為特制一等粉、特制二等粉、普通粉。等級不同，面粉的顆粒度、堆積密度不同。經調研，個別面粉廠的面粉采用臥式粉罐半掛車運輸，物料殘余量通常可達到300～500kg，由于臥式粉罐半掛車流化床面積大，面粉不便清理，同時夾雜在流化氣帶之間的面粉難以清理。殘余的面粉在罐體內的時間呆久后容易引起變質，對食品健康存在著極大的危害，而使用立式粉罐半掛車可實現面粉的零殘余。如圖7為運輸面粉后的罐內殘余情況，卸料后罐內十分干凈。

2.散裝花崗巖石料的運輸

花崗巖石料為一類堆積密度較大、流動性差的物料，若使用臥式粉罐半掛車運輸，物料殘余通常可達1～2t，有的臥式粉罐半掛車的殘余量甚至更多。由于立式粉罐半掛車采用重力及氣力卸料，也可實現該類物料的零殘余。

3.散裝PVC、PA6、PE的運輸

PVC（聚氯乙烯)、PA6（聚酰胺6）、PE（聚乙烯）為一類顆粒狀的聚合物，廣泛應用于制作機械、汽車及生活物品。使用立式粉罐半掛車實現該類物料的裝、運、卸，同樣可實現卸料的零殘余。

立式粉罐半掛車不僅可用于運輸上述粉狀、顆粒狀物料的運輸，還可類同于國內廣泛使用的臥式粉罐半掛車，用于運輸水泥、粉煤灰、膨脹劑、干混砂漿、石粉等。

產業技術現狀及發展趨勢

立式粉罐半掛車是粉罐半掛車未來的發展方向。隨著國內食品、化工等行業對散裝物料運輸的需求，近年來立式粉罐半掛車在國內得到了一定的發展。目前國內中集通華、廣東永強、安徽開樂等公司量產的立式粉罐半掛車已初具規模。而在歐洲，立式粉罐半掛車市場占有率極高，已經占據了歐洲粉罐半掛車市場的半壁江山。歐洲半掛車產業及技術代表著國內半掛車發展的風向標，相信不遠的將來，立式粉罐半掛車也將會在國內市場得到普及。

隨著GB1589-2016的實施以及治超、限載監管力度的加大，輕量化技術是立式粉罐半掛車極為重要的發展方向。為實現立式粉罐半掛車的輕量化，應廣泛采用高強度鋼、鋁合金材料、復合材料、單胎結構、輕量化懸掛等。

高強度鋼板材由于抗拉強度、屈服強度高，根據罐體計算厚度公式，許用應力提高，可降低筒體、封頭的厚度，使用高強度鋼替代Q345材料，可實現罐體自重降低近1000kg。對于分段式車架，其前、后車架的設計可根據經驗公式進行對比設計和分別表示兩種材料相對應的厚度和屈服強度）。使用高強度鋼材料，對車架腹板、橫梁等板材亦可進行相應減薄，以及對車架適當部位進行開孔減重，從而實現立式粉罐半掛車輕量化的目標。

鋁合金材料是未來立式粉罐半掛車輕量化技術發展的不二選擇。鋁合金材料的密度約2.7t/m3，僅是鋼材密度的1/3，鋁鎂系列的板材抗拉強度可達275～350MPa（如5083-H111），具有強度高的特點，在油品、易燃液體運輸半掛車方面得到了廣泛應用。罐體、車架、附件等采用鋁合金材料，可實現整車整備質量降低近4000kg。鋁合金立式粉罐半掛車在發達國家采用比例已相當高，而我國正處于起步階段，如近年來安徽開樂研發的立式粉罐半掛車主要采用鋁合金5083材料以及采用空氣懸掛、425/65R22.5單胎結構等，大大降低了半掛車的整備質量，三軸半掛車的整備質量僅7300kg，深受用戶的青睞。

舒適化、專用化也是立式粉罐半掛車未來發展的方向。采用自動卸料系統、空氣懸掛、自動升降支腿、主車和半掛車自動結合與脫開技術等。將極大地改善和提升立式粉罐半掛車的專用性、舒適性，這對90后的主力軍更具人性化和吸引力。

2017-04-18