管鏈式輸送機在高大平房倉應用中的設計優(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.鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

1 管鏈式輸送機的發(fā)展歷程

在國外，管鏈式輸送機的應用已經相當廣泛，國內從事管鏈式輸送機制作的廠家最長不超過10 年。國內企業(yè)在管鏈式輸送機的研發(fā)和制造上與國外相比存在較大差距。國內外的管鏈式輸送機在大產量且長距離輸送的情況下，廠家不能做到三維物料的輸送。鏈條式管鏈機適用于小產量、短距離輸送，可實現(xiàn)三維輸送。板鏈式管鏈機適用于大產量、長距離輸送，只能實現(xiàn)二維輸送。經過多方了解，管鏈式輸送機可做成水平、垂直、傾斜等多種形式[1]。綜合考慮目前國內大多數(shù)平房倉的長度、倉容利用率以及設備的產量情況，本文針對管鏈式輸送機進行研發(fā)。

2 管鏈式輸送機的國內現(xiàn)狀

管鏈式輸送機是一種可以連續(xù)輸送粉狀物料、小顆粒物料和小塊物料的輸送設備，其設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濟的特點，一直是我國建倉的主力倉型，并在此基礎上發(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)的平房倉進出倉作業(yè)主要由移動式輸送機搭接，一次作業(yè)需要多次移動設備，工人勞動強度大，業(yè)主單位急需能夠連續(xù)進出倉的機械化設備，而現(xiàn)有的在淺圓倉上使用的各種連續(xù)進出倉設備，如多出口刮板式輸送機、各種形式的多點卸料皮帶機等設備由于自重大、體積大，無法滿足平房倉倉頂受力要求。管鏈式輸送機與現(xiàn)有多點卸料設備相比，自身重量輕，輸送過程全密閉，可沿空間線路進行物料輸送[2]。由此本文提出了利用管鏈式輸送機實現(xiàn)平房倉機械化進出倉的思路。管鏈式輸送機入倉和傳統(tǒng)移動設備入倉的對比見表1。

表1 管鏈式輸送機入倉和傳統(tǒng)移動設備入倉的對比表

3 管鏈式輸送機針對性優(yōu)化設計

管鏈式輸送機可用于平房倉的散糧機械化進出倉，也適用于樓房倉，一臺設備具有多點進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，設備緊湊，安裝方便[3]。在新型管鏈式輸送機的設計中要滿足平房倉或樓房倉的穿倉熱橋、設備殘留、增碎率以及氣密性要求。因此，本文針對使用要求進行了多個結構的優(yōu)化。

3.1 穿倉熱橋問題的優(yōu)化

多數(shù)項目的管鏈式輸送機的布置方式為平面環(huán)形布置，管道穿出墻壁構成大回環(huán)。冬季及夏季倉房的內外溫差大，而管鏈式輸送機的管道材質為碳鋼，熱導性好，因此容易產生熱橋現(xiàn)象。其優(yōu)化方案是在倉外緊鄰穿出倉壁1 000 mm 處將管鏈式輸送機的管道斷開，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。此結構優(yōu)化解決了管鏈式輸送機的穿倉熱橋問題。

圖1 熱橋結構隔熱圈剖面圖

圖2 熱橋結構優(yōu)化圖

3.2 氣密性問題的優(yōu)化

在儲備庫使用的管鏈式輸送機，倉內物料存儲周期較長，需進行熏蒸或氣調處理，因此倉內管道及進出料口處的氣密性會直接影響熏蒸或氣調效果。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，在需要熏蒸或氣調時關閉氣密門并壓緊把手，實現(xiàn)密閉處理。在進料口處，進料口與管道設計為滿焊連接，頂部與溜管連接處可配套氣密閘門密封。經過現(xiàn)場測試，滿足《糧油儲藏 平房倉氣密性要求》（GB/T 25229—2010）中的氣調倉三級氣密性等級[4]。

圖3 進料口氣密結構優(yōu)化圖

3.3 設備殘留問題的優(yōu)化

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

圖4 轉角防積料結構優(yōu)化圖

圖5 鏈條清掃結構優(yōu)化圖

3.4 減小增碎率的優(yōu)化

管鏈式輸送機的鏈條設計在刮板中間位置，由刮板支撐在管道壁上而實現(xiàn)無導軌運行，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沖擊，將會存在物料破碎的可能。分析糧食在出料口的運行情況，優(yōu)化出料口結構為沿運行方向將出料口收縮為水滴形，減少糧食受到刮板與出口管側的剪切，降低管鏈式輸送機輸送中的增碎率，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行測試，測出原糧的增碎率平均值為1%[5]。出料口水滴形結構優(yōu)化見圖6。

圖6 出料口水滴形結構優(yōu)化圖

4 結語

糧食的溫度和水分含量會影響糧食的質量和經濟效益。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；設備殘留、破碎率直接影響糧食的品質及產量。經過以上的優(yōu)化設計，管鏈式輸送機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。