管链式输送机在高大平房仓应用中的设计优化.pdf

现代食品XIANDAISHIPIN21/粮食机械FoodProcessingMachinerydoi:10.16736/41-1434/ts.2023.19.005管链式输送机在高大平房仓应用中的设计优化Design Optimization of Pipe Chain Conveyor in the Application of Tall Bungalow 张明环1，任守华2，胡鹏程1（1.中粮工科茂盛装备（河南）有限公司，河南 开封 475200；2.郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）ZHANG Minghuan1,REN Shouhua2,HU Pengcheng1(1.COFCO Engineering&Technology Maosheng Equipment(Henan)Co.,Ltd.,Kaifeng 475200,China;2.COFCO Reserch&Engineering(Zhengzhou)Co.,Ltd.,Zhengzhou 450001,China)摘 要：平房仓是我国主要的粮食存储仓型。目前，平房仓普遍存在人工劳动强度大、粉尘污染严重、作业环境差、自动化程度低以及作业效率低等问题，而管链式输送机在高大平房仓中的应用有效解决了以上问题。为了更好地实现平房仓散粮进出仓高效、智能、绿色、环保作业，提升平房仓储粮的安全和品质等，本文针对管链式输送机在气密性、热桥、设备残留、增碎率等方面进行结构优化设计。关键词：平房仓；管链机；结构优化Abstract：Cottage warehouse is the main type of grain storage warehouse in China.At present,there are widespread problems such as high manual labor intensity,serious dust pollution,poor working environment,low degree of automation and low working efficiency,and the application of pipe chain conveyor in tall bungalow effectively solves the above problems.In order to better realize the efficient,intelligent,green and environmental protection operation of bulk grain entering and leaving the warehouse,and improve the safety and quality of grain storage in the warehouse,this paper carries out structural optimization design for the tube chain conveyor in the aspects of air tightness,thermal bridge,equipment residue and crushing rate.Keywords：flat warehouse;pipe chain conveyor;structural optimization中图分类号：TS201.11管链式输送机的发展历程在国外，管链式输送机的应用已经相当广泛，国内从事管链式输送机制作的厂家最长不超过 10 年。国内企业在管链式输送机的研发和制造上与国外相比存在较大差距。国内外的管链式输送机在大产量且长距离输送的情况下，厂家不能做到三维物料的输送。链条式管链机适用于小产量、短距离输送，可实现三维输送。板链式管链机适用于大产量、长距离输送，只能实现二维输送。经过多方了解，管链式输送机可做成水平、垂直、倾斜等多种形式1。综合考虑目前国内大多数平房仓的长度、仓容利用率以及设备的产量情况，本文针对管链式输送机进行研发。2管链式输送机的国内现状管链式输送机是一种可以连续输送粉状物料、小颗粒物料和小块物料的输送设备，其设备形式可以是水平的、垂直的、倾斜的或三维的。基金项目：国家重点研发计划项目（2022YFD2100201-03）。作者简介：张明环（1971），男，本科，高级工程师，研究方向为粮食仓储物流设备研发及装备制造。现代食品XIANDAISHIPIN22/粮食机械Food Processing Machinery由于平房仓具有便于储存和经济的特点，一直是我国建仓的主力仓型，并在此基础上发展出了楼房仓，降低了占地面积。现有的平房仓和楼房仓在仓储项目中具有很高的占比。传统的平房仓进出仓作业主要由移动式输送机搭接，一次作业需要多次移动设备，工人劳动强度大，业主单位急需能够连续进出仓的机械化设备，而现有的在浅圆仓上使用的各种连续进出仓设备，如多出口刮板式输送机、各种形式的多点卸料皮带机等设备由于自重大、体积大，无法满足平房仓仓顶受力要求。管链式输送机与现有多点卸料设备相比，自身重量轻，输送过程全密闭，可沿空间线路进行物料输送2。由此本文提出了利用管链式输送机实现平房仓机械化进出仓的思路。管链式输送机入仓和传统移动设备入仓的对比见表 1。表 1管链式输送机入仓和传统移动设备入仓的对比表项目移动设备入仓管链式输送机入仓装仓时间（以单个 5 000 t 敖间为例）96 h50 h人工62作业环境较差较好造价低较低安全现有移动式设备均为非防爆型，作业时存在安全隐患仓内无设备，无安全隐患运营成本作业需大量人工辅助，管理难度大，人工成本较高。进仓时间久，能耗高机械化连续作业，运营成本低3管链式输送机针对性优化设计管链式输送机可用于平房仓的散粮机械化进出仓，也适用于楼房仓，一台设备具有多点进料以及多点出料的特点，可实现上层仓的出仓作业以及本层仓的入仓作业，工艺布置灵活，设备紧凑，安装方便3。在新型管链式输送机的设计中要满足平房仓或楼房仓的穿仓热桥、设备残留、增碎率以及气密性要求。因此，本文针对使用要求进行了多个结构的优化。3.1穿仓热桥问题的优化多数项目的管链式输送机的布置方式为平面环形布置，管道穿出墙壁构成大回环。冬季及夏季仓房的内外温差大，而管链式输送机的管道材质为碳钢，热导性好，因此容易产生热桥现象。其优化方案是在仓外紧邻穿出仓壁 1 000 mm 处将管链式输送机的管道断开，断开接缝处采用高分子聚乙烯隔热圈（图 1），并在两侧安装橡胶密封垫，厚度比隔热圈外圈略厚，然后用长抱箍将断开的管道抱紧连接（图 2），达到断桥隔热的目的。长抱箍至仓壁的管道采用保温处理。此结构优化解决了管链式输送机的穿仓热桥问题。3.2气密性问题的优化在储备库使用的管链式输送机，仓内物料存储周期较长，需进行熏蒸或气调处理，因此仓内管道及进出料口处的气密性会直接影响熏蒸或气调效果。其优化方案见图 3。在所有管道连接处采用抱箍加橡胶密封垫或其他密封材料，保证在连接处不漏气以及管道的同心性。在出料阀处，出料口与管道满焊后打密封胶或聚氨酯胶，在出料口处增加一道气密门，在需要熏蒸或气调时关闭气密门并压紧把手，实现密闭处理。在进料口处，进料口与管道设计为满焊连接，顶部与溜管连接处可配套气密闸门密封。经过现场测试，满足粮油储藏 平房仓气密性要求（GB/T 252292010）中的气调仓三级气密性等级4。图 1 热桥结构隔热圈剖面图图 2 热桥结构优化图现代食品XIANDAISHIPIN23/粮食机械FoodProcessingMachinery图 3 进料口气密结构优化图3.3设备残留问题的优化设备残留主要存在于设备转角处、链条链板上以及管道内这 3 个环节。其优化方案如下。设备转角箱设置防积料装置，主要结构由中间高分子弯头和两侧连接管组成，3 个组件通过法兰连接，磨损后可以打开后侧检修门进行更换，弯头及连接管内表面与刮板形状完全贴合，粮食经过转角后全部被输送走，避免了在转角处的存料。转角防积料结构优化见图 4。在整个进仓作业最后一个出料口处，设置链条自动清料装置，主要结构由链轮组件、增速机构和螺旋清理刷组成。其中，链轮组件将链条运转的动力传递到增速机构，实现螺旋清理刷在旋转过程中和链条的同步，并将链条上的存料清理干净。链条清扫结构优化见图5。针对管道内的残留，新设计了柔性清扫板，尺寸和管道内径相同。设备输送完毕后再多运转几圈，可以清理掉管道内的大部分残留，满足用户的使用要求。图 4 转角防积料结构优化图图 5 链条清扫结构优化图3.4减小增碎率的优化管链式输送机的链条设计在刮板中间位置，由刮板支撑在管道壁上而实现无导轨运行，因此不会出现链条将物料碾碎的问题，只有在多个出料口处粮食受到冲击，将会存在物料破碎的可能。分析粮食在出料口的运行情况，优化出料口结构为沿运行方向将出料口收缩为水滴形，减少粮食受到刮板与出口管侧的剪切，降低管链式输送机输送中的增碎率，同时保证粮食的完全卸出。优化后的出料口制作完毕，在工厂搭建试验线进行测试，测出原粮的增碎率平均值为1%5。出料口水滴形结构优化见图 6。图 6出料口水滴形结构优化图4结语粮食的温度和水分含量会影响粮食的质量和经济效益。气密性问题对粮食熏蒸、粮食水分、粮食温度、作业人员安全起着决定性作用；设备残留、破碎率直接影响粮食的品质及产量。经过以上的优化设计，管链式输送机在平房仓储粮性能方面有了极大的提升，保证了储粮的安全及品质。参考文献1 姚艳萍，刘伟立.新型节能环保输送设备圆盘管链输送机 J.起重运输机械，2017（9）：145-148.2 林镜榆.管道链式输送机设计中的一些主要参数J.当代畜牧，1983（2）：15-19.3 韩明刚.浅谈管链输送机在聚酯装置中的应用J.山东化工，2018，47（5）：90-91.4 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.粮油储藏 平房仓气密性要求：GB/T 252292010S.北京：中国标准出版 社，2010.5 国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.粮油检验 粮食、油料的杂质、不完善粒检验：GB/T 54942019S.北京：中国标准出版社，2019.