論折返溜槽在倉(cāng)內(nèi)粒料散落的應(yīng)用

◎ 武霞霞，肖 銳，程 楷，欒寶剛

（儀征正乾機(jī)械有限公司，江蘇 儀征 211400）

破碎率是衡量糧食等行業(yè)粒料等級(jí)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。物料在運(yùn)輸儲(chǔ)存過(guò)程或從高處落入倉(cāng)內(nèi)，極容易造成破碎。

一般工程應(yīng)用中，常用的緩沖裝置有：壓力門(mén)式、折返溜槽式、螺旋緩沖溜槽、緩沖段、緩沖彎頭以及級(jí)聯(lián)緩沖斗等等。其中，壓力門(mén)式、緩沖段、緩沖彎頭多應(yīng)用在溜管上；級(jí)聯(lián)緩沖斗多應(yīng)用在倉(cāng)出料工段；在倉(cāng)內(nèi)，緩沖裝置有螺旋緩沖槽、折返溜槽等，前者國(guó)內(nèi)較少見(jiàn)，后者是較常用的一種倉(cāng)內(nèi)防破碎辦法。本文講述的是兩側(cè)敞開(kāi)，前后有擋板的折返溜槽。

1 折返溜槽介紹

1.1 原理和應(yīng)用

折返溜槽原理是引導(dǎo)糧食在降落過(guò)程中反復(fù)折返，最后以較低速度流至倉(cāng)內(nèi)。隨著料堆不斷升高，最低端的出口將會(huì)被堵住，物料會(huì)立即充滿(mǎn)最低端那一節(jié)溜槽，從不封閉的兩側(cè)溢出，然后最低那節(jié)流槽埋入料堆，不再起作用，接著次底端出口被堵住，物料繼續(xù)充滿(mǎn)次底端，再溢出，如此反復(fù)，直到料位升到最上端，進(jìn)料停止。進(jìn)料全過(guò)程粒料都以低速進(jìn)倉(cāng)，達(dá)到降破碎的目的。折返溜槽參數(shù)模型如圖1所示。

圖1 折返溜槽參數(shù)模型圖

理論上，糧食在折返溜槽中運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)越長(zhǎng)，其溜至倉(cāng)底的速度就越低，降碎效果越好。但實(shí)際應(yīng)用上，折返溜槽擋板數(shù)越多，產(chǎn)量越低，容易出現(xiàn)堵料甚至不下料的情況。折返溜槽可用于糧食、食品、煤礦等其他對(duì)物料破碎敏感的行業(yè)。

1.2 折返溜槽設(shè)計(jì)要素

1.2.1 物料特性

物料粒型、容重、自溜角等，是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)，也是最容易被忽略的。

自溜角是粒料散落性指標(biāo)之一，是粒料在斜面上開(kāi)始滾動(dòng)的角度。，指當(dāng)粒料攤放在其他物體的平面上，將平面的一端向上慢慢提起形成一斜面，斜面與水平面所成之角（即斜面的陡度）隨著斜面慢慢提起逐漸增大，粒料在斜面上開(kāi)始滾動(dòng)時(shí)的角度和絕大多數(shù)種子滾落時(shí)的角度。

粒型和自溜角是物料在溜槽內(nèi)流動(dòng)的最重要參照指標(biāo)，容重是產(chǎn)量的重要依據(jù)。

1.2.2 溜槽參數(shù)

（1）溜槽截面積。槽截面積必須大于上級(jí)運(yùn)輸溜管的截面積，這是前提。但是實(shí)際應(yīng)用中，還要綜合考慮物料在折返溜槽中實(shí)際通行面積，不得小于上級(jí)溜管的物料實(shí)際通行面積。

（2）節(jié)高。任意一側(cè)相鄰兩擋板的高差為節(jié)高，為固定值。節(jié)高是折返溜槽功能的最小單元。節(jié)高影響物料在溜槽中的通行量以及破碎率。

（3）折返擋板豎直段長(zhǎng)度（簡(jiǎn)稱(chēng)“豎長(zhǎng)”）和傾斜段長(zhǎng)度（簡(jiǎn)稱(chēng)“斜長(zhǎng)”）。豎長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)保證物料在溜槽內(nèi)通行，過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短均不利于物料流動(dòng)。過(guò)長(zhǎng)則物料無(wú)法溢出，造成堵料，過(guò)短則容易側(cè)漏，起不到降碎效果。豎長(zhǎng)要根據(jù)料粒粒形調(diào)整。斜長(zhǎng)引導(dǎo)粒料在溜槽滑行。過(guò)長(zhǎng)會(huì)減小物料在折返溜槽的通行面積，造成與上級(jí)產(chǎn)量不匹配而堵料，過(guò)短則引導(dǎo)不夠，物料在溜槽通行時(shí)間過(guò)短，起不到降碎效果。根據(jù)一般應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，斜長(zhǎng)在水平投影長(zhǎng)度為溜槽水平截面長(zhǎng)度一半左右即可。

（4）折返擋板溜角A，等于豎板與斜板之間的夾角（銳角）的余角。

折返擋板溜角A等于豎板與斜板之間的夾角（銳角）的余角。擋板溜角要適宜，過(guò)大起不到降碎效果，過(guò)小會(huì)積料，甚至影響產(chǎn)量和出料。

（5）B為擋板交點(diǎn)和下一豎版頂端連起來(lái)，連線(xiàn)與水平線(xiàn)夾角，如圖1所示，暫稱(chēng)之為“臨界溢出角”。豎長(zhǎng)和節(jié)高以及溜槽截面積都會(huì)影響臨界角。為方便，不考慮初速度，AB均必須大于等于物料的自溜角。

（6）C為料粒從上一淌板落到下一淌板在空中自由落下的垂直高度，C主要受節(jié)高影響。B、C主要為設(shè)計(jì)驗(yàn)算用，也可用于排查失敗案例原因。

2 工程應(yīng)用

2.1 成品米倉(cāng)降碎溜槽設(shè)計(jì)

某米廠(chǎng)粳米成品倉(cāng)內(nèi)防破碎溜槽設(shè)計(jì)，產(chǎn)量8 t·h-1。

（1）設(shè)計(jì)過(guò)程。粳米成品米特性如下：容重750 kg·m3，尺寸約為5 mm（長(zhǎng)）×2.5 mm（寬）×2 mm（厚），在不銹鋼板自溜角為26°～28°。根據(jù)上級(jí)溜管內(nèi)徑150 mm，以及產(chǎn)量要求，可定溜槽截面凈尺寸為260 mm×190 mm，根據(jù)粳米特性，定擋板溜角為45°，豎長(zhǎng)30 mm，斜長(zhǎng)150 mm，節(jié)高250 mm。

（2）驗(yàn)算。溢出臨界角B為27°，D為72 mm，合適。

2.2 失敗案例分析及問(wèn)題解決

杭州農(nóng)夫山泉咖啡豆項(xiàng)目工程安裝過(guò)程中，熟豆倉(cāng)內(nèi)的折返溜槽出現(xiàn)堵料問(wèn)題（見(jiàn)圖2）。

圖2 堵料現(xiàn)場(chǎng)圖

（1）問(wèn)題處理。公司組織人員至現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量考察得出以下數(shù)據(jù)。①本項(xiàng)目中熟咖啡豆特性：外形半橄欖球型，尺寸約為12 mm（長(zhǎng)）×8 mm（寬）×4 mm（厚），容重約為390 kg·m-3，熟咖啡豆在不銹鋼板自溜角為34°～38°（半球形流動(dòng)性區(qū)間較大）。②折返溜槽參數(shù)：截面積為260 mm×190 mm，節(jié)高250 mm，擋板溜角A為40°，溢出臨界角B測(cè)量為28°。

結(jié)合前文對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)分析，不難發(fā)現(xiàn)，原溜槽溢出臨界角B測(cè)量為28°，小于咖啡豆自溜角范圍，是導(dǎo)致堵料的最大原因。從圖2可以看出，倉(cāng)錐斗積滿(mǎn)咖啡豆至最低端溜槽，且以上每一節(jié)都堵滿(mǎn)物料，卻極少有物料溢出，也印證了這一點(diǎn)。

（2）解決辦法。加大溢出臨界角B，可以做如下改進(jìn)：①適當(dāng)縮短豎長(zhǎng)。②適當(dāng)加大節(jié)高。③適當(dāng)調(diào)整溜槽截面積。由于上級(jí)溜管內(nèi)徑150 mm，原溜槽截面積較適合，此項(xiàng)可以暫不考慮。

（3）改進(jìn)結(jié)果。改進(jìn)后的折返溜槽，現(xiàn)場(chǎng)反映完全解決了堵料問(wèn)題，降碎效果良好。（見(jiàn)圖3）

圖3 改良后現(xiàn)場(chǎng)圖

3 小結(jié)

破碎率嚴(yán)重影響粒料品相，進(jìn)而影響其價(jià)值，折返溜槽是倉(cāng)內(nèi)降低破碎率的常用方法，應(yīng)用范圍廣。但是以往其設(shè)計(jì)和問(wèn)題處理都是經(jīng)驗(yàn)之談，少有人專(zhuān)門(mén)對(duì)其分析總結(jié)。其實(shí)這個(gè)提煉分析工作還是很有實(shí)際應(yīng)用意義的，它相比以往經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)有據(jù)可依，大大減少出錯(cuò)率，有效降低生產(chǎn)成本，提高糧食質(zhì)量。