论折返溜槽在仓内粒料散落的应用

◎ 武霞霞，肖 锐，程 楷，栾宝刚

（仪征正乾机械有限公司，江苏 仪征 211400）

破碎率是衡量粮食等行业粒料等级的一个重要标准。物料在运输储存过程或从高处落入仓内，极容易造成破碎。

一般工程应用中，常用的缓冲装置有：压力门式、折返溜槽式、螺旋缓冲溜槽、缓冲段、缓冲弯头以及级联缓冲斗等等。其中，压力门式、缓冲段、缓冲弯头多应用在溜管上；级联缓冲斗多应用在仓出料工段；在仓内，缓冲装置有螺旋缓冲槽、折返溜槽等，前者国内较少见，后者是较常用的一种仓内防破碎办法。本文讲述的是两侧敞开，前后有挡板的折返溜槽。

1 折返溜槽介绍

1.1 原理和应用

折返溜槽原理是引导粮食在降落过程中反复折返，最后以较低速度流至仓内。随着料堆不断升高，最低端的出口将会被堵住，物料会立即充满最低端那一节溜槽，从不封闭的两侧溢出，然后最低那节流槽埋入料堆，不再起作用，接着次底端出口被堵住，物料继续充满次底端，再溢出，如此反复，直到料位升到最上端，进料停止。进料全过程粒料都以低速进仓，达到降破碎的目的。折返溜槽参数模型如图1所示。

图1 折返溜槽参数模型图

理论上，粮食在折返溜槽中运动路线越长，其溜至仓底的速度就越低，降碎效果越好。但实际应用上，折返溜槽挡板数越多，产量越低，容易出现堵料甚至不下料的情况。折返溜槽可用于粮食、食品、煤矿等其他对物料破碎敏感的行业。

1.2 折返溜槽设计要素

1.2.1 物料特性

物料粒型、容重、自溜角等，是设计的基础和依据，也是最容易被忽略的。

自溜角是粒料散落性指标之一，是粒料在斜面上开始滚动的角度。，指当粒料摊放在其他物体的平面上，将平面的一端向上慢慢提起形成一斜面，斜面与水平面所成之角（即斜面的陡度）随着斜面慢慢提起逐渐增大，粒料在斜面上开始滚动时的角度和绝大多数种子滚落时的角度。

粒型和自溜角是物料在溜槽内流动的最重要参照指标，容重是产量的重要依据。

1.2.2 溜槽参数

（1）溜槽截面积。槽截面积必须大于上级运输溜管的截面积，这是前提。但是实际应用中，还要综合考虑物料在折返溜槽中实际通行面积，不得小于上级溜管的物料实际通行面积。

（2）节高。任意一侧相邻两挡板的高差为节高，为固定值。节高是折返溜槽功能的最小单元。节高影响物料在溜槽中的通行量以及破碎率。

（3）折返挡板竖直段长度（简称“竖长”）和倾斜段长度（简称“斜长”）。竖长在一定范围内保证物料在溜槽内通行，过长或过短均不利于物料流动。过长则物料无法溢出，造成堵料，过短则容易侧漏，起不到降碎效果。竖长要根据料粒粒形调整。斜长引导粒料在溜槽滑行。过长会减小物料在折返溜槽的通行面积，造成与上级产量不匹配而堵料，过短则引导不够，物料在溜槽通行时间过短，起不到降碎效果。根据一般应用经验，斜长在水平投影长度为溜槽水平截面长度一半左右即可。

（4）折返挡板溜角A，等于竖板与斜板之间的夹角（锐角）的余角。

折返挡板溜角A等于竖板与斜板之间的夹角（锐角）的余角。挡板溜角要适宜，过大起不到降碎效果，过小会积料，甚至影响产量和出料。

（5）B为挡板交点和下一竖版顶端连起来，连线与水平线夹角，如图1所示，暂称之为“临界溢出角”。竖长和节高以及溜槽截面积都会影响临界角。为方便，不考虑初速度，AB均必须大于等于物料的自溜角。

（6）C为料粒从上一淌板落到下一淌板在空中自由落下的垂直高度，C主要受节高影响。B、C主要为设计验算用，也可用于排查失败案例原因。

2 工程应用

2.1 成品米仓降碎溜槽设计

某米厂粳米成品仓内防破碎溜槽设计，产量8 t·h-1。

（1）设计过程。粳米成品米特性如下：容重750 kg·m3，尺寸约为5 mm（长）×2.5 mm（宽）×2 mm（厚），在不锈钢板自溜角为26°～28°。根据上级溜管内径150 mm，以及产量要求，可定溜槽截面净尺寸为260 mm×190 mm，根据粳米特性，定挡板溜角为45°，竖长30 mm，斜长150 mm，节高250 mm。

（2）验算。溢出临界角B为27°，D为72 mm，合适。

2.2 失败案例分析及问题解决

杭州农夫山泉咖啡豆项目工程安装过程中，熟豆仓内的折返溜槽出现堵料问题（见图2）。

图2 堵料现场图

（1）问题处理。公司组织人员至现场实际测量考察得出以下数据。①本项目中熟咖啡豆特性：外形半橄榄球型，尺寸约为12 mm（长）×8 mm（宽）×4 mm（厚），容重约为390 kg·m-3，熟咖啡豆在不锈钢板自溜角为34°～38°（半球形流动性区间较大）。②折返溜槽参数：截面积为260 mm×190 mm，节高250 mm，挡板溜角A为40°，溢出临界角B测量为28°。

结合前文对设计参数分析，不难发现，原溜槽溢出临界角B测量为28°，小于咖啡豆自溜角范围，是导致堵料的最大原因。从图2可以看出，仓锥斗积满咖啡豆至最低端溜槽，且以上每一节都堵满物料，却极少有物料溢出，也印证了这一点。

（2）解决办法。加大溢出临界角B，可以做如下改进：①适当缩短竖长。②适当加大节高。③适当调整溜槽截面积。由于上级溜管内径150 mm，原溜槽截面积较适合，此项可以暂不考虑。

（3）改进结果。改进后的折返溜槽，现场反映完全解决了堵料问题，降碎效果良好。（见图3）

图3 改良后现场图

3 小结

破碎率严重影响粒料品相，进而影响其价值，折返溜槽是仓内降低破碎率的常用方法，应用范围广。但是以往其设计和问题处理都是经验之谈，少有人专门对其分析总结。其实这个提炼分析工作还是很有实际应用意义的，它相比以往经验设计，该设计有据可依，大大减少出错率，有效降低生产成本，提高粮食质量。