論折返溜槽在倉內粒料散落的應用

◎ 武霞霞，肖 銳，程 楷，欒寶剛

（儀征正乾機械有限公司，江蘇 儀征 211400）

破碎率是衡量糧食等行業粒料等級的一個重要標準。物料在運輸儲存過程或從高處落入倉內，極容易造成破碎。

一般工程應用中，常用的緩沖裝置有：壓力門式、折返溜槽式、螺旋緩沖溜槽、緩沖段、緩沖彎頭以及級聯緩沖斗等等。其中，壓力門式、緩沖段、緩沖彎頭多應用在溜管上；級聯緩沖斗多應用在倉出料工段；在倉內，緩沖裝置有螺旋緩沖槽、折返溜槽等，前者國內較少見，后者是較常用的一種倉內防破碎辦法。本文講述的是兩側敞開，前后有擋板的折返溜槽。

1 折返溜槽介紹

1.1 原理和應用

折返溜槽原理是引導糧食在降落過程中反復折返，最后以較低速度流至倉內。隨著料堆不斷升高，最低端的出口將會被堵住，物料會立即充滿最低端那一節溜槽，從不封閉的兩側溢出，然后最低那節流槽埋入料堆，不再起作用，接著次底端出口被堵住，物料繼續充滿次底端，再溢出，如此反復，直到料位升到最上端，進料停止。進料全過程粒料都以低速進倉，達到降破碎的目的。折返溜槽參數模型如圖1所示。

圖1 折返溜槽參數模型圖

理論上，糧食在折返溜槽中運動路線越長，其溜至倉底的速度就越低，降碎效果越好。但實際應用上，折返溜槽擋板數越多，產量越低，容易出現堵料甚至不下料的情況。折返溜槽可用于糧食、食品、煤礦等其他對物料破碎敏感的行業。

1.2 折返溜槽設計要素

1.2.1 物料特性

物料粒型、容重、自溜角等，是設計的基礎和依據，也是最容易被忽略的。

自溜角是粒料散落性指標之一，是粒料在斜面上開始滾動的角度。，指當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，粒料在斜面上開始滾動時的角度和絕大多數種子滾落時的角度。

粒型和自溜角是物料在溜槽內流動的最重要參照指標，容重是產量的重要依據。

1.2.2 溜槽參數

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

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

（3）折返擋板豎直段長度（簡稱“豎長”）和傾斜段長度（簡稱“斜長”）。豎長在一定范圍內保證物料在溜槽內通行，過長或過短均不利于物料流動。過長則物料無法溢出，造成堵料，過短則容易側漏，起不到降碎效果。豎長要根據料粒粒形調整。斜長引導粒料在溜槽滑行。過長會減小物料在折返溜槽的通行面積，造成與上級產量不匹配而堵料，過短則引導不夠，物料在溜槽通行時間過短，起不到降碎效果。根據一般應用經驗，斜長在水平投影長度為溜槽水平截面長度一半左右即可。

（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，過大起不到降碎效果，過小會積料，甚至影響產量和出料。

（5）B為擋板交點和下一豎版頂端連起來，連線與水平線夾角，如圖1所示，暫稱之為“臨界溢出角”。豎長和節高以及溜槽截面積都會影響臨界角。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主要受節高影響。B、C主要為設計驗算用，也可用于排查失敗案例原因。

2 工程應用

2.1 成品米倉降碎溜槽設計

某米廠粳米成品倉內防破碎溜槽設計，產量8 t·h-1。

（1）設計過程。粳米成品米特性如下：容重750 kg·m3，尺寸約為5 mm（長）×2.5 mm（寬）×2 mm（厚），在不銹鋼板自溜角為26°～28°。根據上級溜管內徑150 mm，以及產量要求，可定溜槽截面凈尺寸為260 mm×190 mm，根據粳米特性，定擋板溜角為45°，豎長30 mm，斜長150 mm，節高250 mm。

（2）驗算。溢出臨界角B為27°，D為72 mm，合適。

2.2 失敗案例分析及問題解決

杭州農夫山泉咖啡豆項目工程安裝過程中，熟豆倉內的折返溜槽出現堵料問題（見圖2）。

圖2 堵料現場圖

（1）問題處理。公司組織人員至現場實際測量考察得出以下數據。①本項目中熟咖啡豆特性：外形半橄欖球型，尺寸約為12 mm（長）×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°（半球形流動性區間較大）。②折返溜槽參數：截面積為260 mm×190 mm，節高250 mm，擋板溜角A為40°，溢出臨界角B測量為28°。

結合前文對設計參數分析，不難發現，原溜槽溢出臨界角B測量為28°，小于咖啡豆自溜角范圍，是導致堵料的最大原因。從圖2可以看出，倉錐斗積滿咖啡豆至最低端溜槽，且以上每一節都堵滿物料，卻極少有物料溢出，也印證了這一點。

（2）解決辦法。加大溢出臨界角B，可以做如下改進：①適當縮短豎長。②適當加大節高。③適當調整溜槽截面積。由于上級溜管內徑150 mm，原溜槽截面積較適合，此項可以暫不考慮。

（3）改進結果。改進后的折返溜槽，現場反映完全解決了堵料問題，降碎效果良好。（見圖3）

圖3 改良后現場圖

3 小結

破碎率嚴重影響粒料品相，進而影響其價值，折返溜槽是倉內降低破碎率的常用方法，應用范圍廣。但是以往其設計和問題處理都是經驗之談，少有人專門對其分析總結。其實這個提煉分析工作還是很有實際應用意義的，它相比以往經驗設計，該設計有據可依，大大減少出錯率，有效降低生產成本，提高糧食質量。