管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)在高大平房倉應(yīng)用中的設(shè)計優(yōu)化

張明環(huán)，任守華，胡鵬程

（1.中糧工科茂盛裝備（河南）有限公司，河南 開封 475200；2.鄭州中糧科研設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450001）

1 管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的發(fā)展歷程

在國外，管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，國內(nèi)從事管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)制作的廠家最長不超過10 年。國內(nèi)企業(yè)在管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的研發(fā)和制造上與國外相比存在較大差距。國內(nèi)外的管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)在大產(chǎn)量且長距離輸送的情況下，廠家不能做到三維物料的輸送。鏈條式管鏈機(jī)適用于小產(chǎn)量、短距離輸送，可實現(xiàn)三維輸送。板鏈?zhǔn)焦苕湙C(jī)適用于大產(chǎn)量、長距離輸送，只能實現(xiàn)二維輸送。經(jīng)過多方了解，管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)可做成水平、垂直、傾斜等多種形式[1]。綜合考慮目前國內(nèi)大多數(shù)平房倉的長度、倉容利用率以及設(shè)備的產(chǎn)量情況，本文針對管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)進(jìn)行研發(fā)。

2 管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的國內(nèi)現(xiàn)狀

管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)是一種可以連續(xù)輸送粉狀物料、小顆粒物料和小塊物料的輸送設(shè)備，其設(shè)備形式可以是水平的、垂直的、傾斜的或三維的。

由于平房倉具有便于儲存和經(jīng)濟(jì)的特點，一直是我國建倉的主力倉型，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了樓房倉，降低了占地面積。現(xiàn)有的平房倉和樓房倉在倉儲項目中具有很高的占比。傳統(tǒng)的平房倉進(jìn)出倉作業(yè)主要由移動式輸送機(jī)搭接，一次作業(yè)需要多次移動設(shè)備，工人勞動強(qiáng)度大，業(yè)主單位急需能夠連續(xù)進(jìn)出倉的機(jī)械化設(shè)備，而現(xiàn)有的在淺圓倉上使用的各種連續(xù)進(jìn)出倉設(shè)備，如多出口刮板式輸送機(jī)、各種形式的多點卸料皮帶機(jī)等設(shè)備由于自重大、體積大，無法滿足平房倉倉頂受力要求。管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)與現(xiàn)有多點卸料設(shè)備相比，自身重量輕，輸送過程全密閉，可沿空間線路進(jìn)行物料輸送[2]。由此本文提出了利用管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)實現(xiàn)平房倉機(jī)械化進(jìn)出倉的思路。管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)入倉和傳統(tǒng)移動設(shè)備入倉的對比見表1。

表1 管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)入倉和傳統(tǒng)移動設(shè)備入倉的對比表

3 管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)針對性優(yōu)化設(shè)計

管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)可用于平房倉的散糧機(jī)械化進(jìn)出倉，也適用于樓房倉，一臺設(shè)備具有多點進(jìn)料以及多點出料的特點，可實現(xiàn)上層倉的出倉作業(yè)以及本層倉的入倉作業(yè)，工藝布置靈活，設(shè)備緊湊，安裝方便[3]。在新型管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的設(shè)計中要滿足平房倉或樓房倉的穿倉熱橋、設(shè)備殘留、增碎率以及氣密性要求。因此，本文針對使用要求進(jìn)行了多個結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

3.1 穿倉熱橋問題的優(yōu)化

多數(shù)項目的管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的布置方式為平面環(huán)形布置，管道穿出墻壁構(gòu)成大回環(huán)。冬季及夏季倉房的內(nèi)外溫差大，而管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的管道材質(zhì)為碳鋼，熱導(dǎo)性好，因此容易產(chǎn)生熱橋現(xiàn)象。其優(yōu)化方案是在倉外緊鄰穿出倉壁1 000 mm 處將管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的管道斷開，斷開接縫處采用高分子聚乙烯隔熱圈（圖1），并在兩側(cè)安裝橡膠密封墊，厚度比隔熱圈外圈略厚，然后用長抱箍將斷開的管道抱緊連接（圖2），達(dá)到斷橋隔熱的目的。長抱箍至倉壁的管道采用保溫處理。此結(jié)構(gòu)優(yōu)化解決了管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的穿倉熱橋問題。

圖1 熱橋結(jié)構(gòu)隔熱圈剖面圖

圖2 熱橋結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

3.2 氣密性問題的優(yōu)化

在儲備庫使用的管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，倉內(nèi)物料存儲周期較長，需進(jìn)行熏蒸或氣調(diào)處理，因此倉內(nèi)管道及進(jìn)出料口處的氣密性會直接影響熏蒸或氣調(diào)效果。其優(yōu)化方案見圖3。在所有管道連接處采用抱箍加橡膠密封墊或其他密封材料，保證在連接處不漏氣以及管道的同心性。在出料閥處，出料口與管道滿焊后打密封膠或聚氨酯膠，在出料口處增加一道氣密門，在需要熏蒸或氣調(diào)時關(guān)閉氣密門并壓緊把手，實現(xiàn)密閉處理。在進(jìn)料口處，進(jìn)料口與管道設(shè)計為滿焊連接，頂部與溜管連接處可配套氣密閘門密封。經(jīng)過現(xiàn)場測試，滿足《糧油儲藏 平房倉氣密性要求》（GB/T 25229—2010）中的氣調(diào)倉三級氣密性等級[4]。

圖3 進(jìn)料口氣密結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

3.3 設(shè)備殘留問題的優(yōu)化

設(shè)備殘留主要存在于設(shè)備轉(zhuǎn)角處、鏈條鏈板上以及管道內(nèi)這3 個環(huán)節(jié)。其優(yōu)化方案如下。①設(shè)備轉(zhuǎn)角箱設(shè)置防積料裝置，主要結(jié)構(gòu)由中間高分子彎頭和兩側(cè)連接管組成，3 個組件通過法蘭連接，磨損后可以打開后側(cè)檢修門進(jìn)行更換，彎頭及連接管內(nèi)表面與刮板形狀完全貼合，糧食經(jīng)過轉(zhuǎn)角后全部被輸送走，避免了在轉(zhuǎn)角處的存料。轉(zhuǎn)角防積料結(jié)構(gòu)優(yōu)化見圖4。②在整個進(jìn)倉作業(yè)最后一個出料口處，設(shè)置鏈條自動清料裝置，主要結(jié)構(gòu)由鏈輪組件、增速機(jī)構(gòu)和螺旋清理刷組成。其中，鏈輪組件將鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)的動力傳遞到增速機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)螺旋清理刷在旋轉(zhuǎn)過程中和鏈條的同步，并將鏈條上的存料清理干凈。鏈條清掃結(jié)構(gòu)優(yōu)化見圖5。③針對管道內(nèi)的殘留，新設(shè)計了柔性清掃板，尺寸和管道內(nèi)徑相同。設(shè)備輸送完畢后再多運(yùn)轉(zhuǎn)幾圈，可以清理掉管道內(nèi)的大部分殘留，滿足用戶的使用要求。

圖4 轉(zhuǎn)角防積料結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

圖5 鏈條清掃結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

3.4 減小增碎率的優(yōu)化

管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的鏈條設(shè)計在刮板中間位置，由刮板支撐在管道壁上而實現(xiàn)無導(dǎo)軌運(yùn)行，因此不會出現(xiàn)鏈條將物料碾碎的問題，只有在多個出料口處糧食受到?jīng)_擊，將會存在物料破碎的可能。分析糧食在出料口的運(yùn)行情況，優(yōu)化出料口結(jié)構(gòu)為沿運(yùn)行方向?qū)⒊隽峡谑湛s為水滴形，減少糧食受到刮板與出口管側(cè)的剪切，降低管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸送中的增碎率，同時保證糧食的完全卸出。優(yōu)化后的出料口制作完畢，在工廠搭建試驗線進(jìn)行測試，測出原糧的增碎率平均值為1%[5]。出料口水滴形結(jié)構(gòu)優(yōu)化見圖6。

圖6 出料口水滴形結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

4 結(jié)語

糧食的溫度和水分含量會影響糧食的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。氣密性問題對糧食熏蒸、糧食水分、糧食溫度、作業(yè)人員安全起著決定性作用；設(shè)備殘留、破碎率直接影響糧食的品質(zhì)及產(chǎn)量。經(jīng)過以上的優(yōu)化設(shè)計，管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)在平房倉儲糧性能方面有了極大的提升，保證了儲糧的安全及品質(zhì)。